Java设计模式-创建型模式-单例模式

PS:第一次尝试发博客，如有不足之处，欢迎多多指点！

单例模式(Singleton)

核心作用
保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点

常见应用场景

项目中，读取配置文件的类，一般也只有一个对象，没有必要每次使用配置文件数据，每次new一个对象去读取
数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源
spring中，每个bean默认就是单例的，这样做的优点是spring容器可以管理
在spring MVC框架/struts1框架中，控制器对象也是单例
application 也是单例的典型应用
在servlet编程中，每个servlet也是单例

单例模式的优点

由于单例模式只生成一个实例，减少了系统性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置，产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决
单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化环共享资源访问，例如可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理

常见的五种单例模式实现方式

主要
-饿汉式（线程安全，调用效率高，但是不能延时加载）
-懒汉式（线程安全，调用效率不高，但是可以延时加载）
-其他
-双重检测锁式（由于JVM底层内部模型原因，偶尔会出现问题，不建议使用）
-静态内部类式（线程安全，调用效率高，可以延时加载）
-枚举单例（线程安全，调用效率高，不能延时加载）

如何选用？

单例对象占用资源少，不需要延时加载
枚举式好于饿汉式
单例对象占用资源大，需要延时加载
静态内部类式好于懒汉式

饿汉式（单例对象立即加载）

饿汉式单例模式代码中，static变量会在类加载时初始化，此时也不会涉及多个线程对象访问该对象的问题，虚拟机保证只会加载一次该类，肯定不会发生并发访问的问题，因此，可以省略synchronized关键字
-如果只是加载本类，而不是要调用getSingleton()，甚至永远没有调用，则会造成资源浪费

  class SingletonEHan{
      //类初始化时，立即加载这个对象(没有延时加载的优势，)加载时，天然的是线程安全的
      private static SingletonEHan singleton = new SingletonEHan();
  
  
      //私有化构造器
      private SingletonEHan() {
      }
  
      //方法不同步，调用效率高
      public static SingletonEHan getSingleton() {
          return singleton;
      }

  }

懒汉式（单例对象延时加载）

lazy load 延时加载，懒加载，真正用的时候才加载
-资源利用率高，但是每次调用getSingleton()方法都要同步，并发效率较低

  class SingletonLHan{
      //类初始化时，不初始化这个对象，延时加载，真正需要时再创建
      private static SingletonLHan singleton;
  
      //私有构造器
      private SingletonLHan() {
      }
  
      //方法同步，调用效率低
      public static synchronized SingletonLHan getSingleton() {
          if (singleton == null){
              singleton = new SingletonLHan();
          }
          return singleton;
      }
  }

双重检测锁模式

这个模式将同步内容下方到if内部，提高了执行的效率，不必每次获取对象时都进行同步，只有第一次才同步，创建了以后就没必要了
-由于编译器优化原因和JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题，不建议使用

  class SingletonDouble{
      private static SingletonDouble singleton;
  
      //私有构造器
      private SingletonDouble(){}
  
      //
      public static SingletonDouble getSingleton(){
          if (singleton == null){
              SingletonDouble sc;
              synchronized (SingletonDouble.class){
                  sc = singleton;
                  if (sc == null){
                      synchronized (SingletonDouble.class){
                          if (sc == null){
                              sc = new SingletonDouble();
                          }
                      }
                      singleton = sc;
                  }
              }
          }
          return singleton;
      }
  }

静态内部类（也是一种懒加载）

外部类没有static属性，则不会像饿汉式那样立即加载对象
只有真正调用getSingleton()，才会加载静态内部类，加载类时是线程安全的，singleton是static final 类型，保证了内存中只有这样一个实例存在，而且只能被赋值一次，从而保证了线程安全性。

兼备了并发高效调用和延迟加载的优势

  class SingletonStatic{
      //创建一个静态内部类
      private static class SingletonClass{
          private static final SingletonStatic singleton = new SingletonStatic();
      }
  
  	//调用时，通过return 再创建
      public static SingletonStatic getSingleton(){
          return SingletonClass.singleton;
      }
  
      //私有构造器
      private SingletonStatic(){}
  }

枚举单例模式

优点：实现简单，枚举本身就是单例模式，由JVM从根本上提供保障，避免通过反射和反序列化的漏洞

缺点：无延时加载

  enum  SingletonEnum{
      /**
       * 定义一个枚举的元素，它就代表了Singleton的一个实例
       */
      INSTANCE;
      /**
       * 单例可以有自己的操作
       */
      public void singletonOperation(){
          //功能处理
      }
  }