十七、单例模式——设计模式学习笔记

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作为一个编程菜鸟，过去在学习设计模式的时候，老师给推荐了一本《大话设计模式》。阅读以后受益匪浅，可惜当初没有坚持看完。
最近有时间了，又重新捡起来学习了一遍，整理了一下笔记，由于本人能力有限，欢迎大家批评指正。

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package com.longinus.sp;
public class Singleton1 {
    private Singleton1(){}

    public static final Singleton1 s = new Singleton1();
}

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package com.longinus.sp;
public class Singleton2 {
    private Singleton2(){}
    private static Singleton2 singleton2 = null;

    public static Singleton2 getInstance(){
        if(singleton2 == null){
            singleton2 = new Singleton2();
        }
        return singleton2;
    }
}

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Singleton通过将构造方法限定为private避免了类再外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例，要实现线程安全，有以下三种方式：

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package com.longinus.sp;
public class Singleton2_1 {
    private Singleton2_1(){}
    private static Singleton2_1 singleton2_1 = null;

    public static synchronized Singleton2_1 getInstance(){
        if(singleton2_1 == null){
            singleton2_1 = new Singleton2_1();
        }
        return singleton2_1;
    }
}

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package com.longinus.sp;
public class Singleton2_2 {
    private Singleton2_2(){}
    private static Singleton2_2 singleton2_2 = null;

    public static Singleton2_2 getInstance(){
        if(singleton2_2 == null){
            synchronized (Singleton2_2.class) {
                if(singleton2_2 == null){
                    singleton2_2 = new Singleton2_2();
                }
            }
        }
        return singleton2_2;
    }
}

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对于实例存在的情况，就直接返回。当实例为空并且同时有两个线程调用getInstance()方法时，它们将都可以通过第一重instance == null的判断。然后由于同步代码块，这两个线程则只有一个进入，另一个在外排队等候，必须要其中的一个进入并出来后，另一个才能进入。而此时如果没有了第二重实例是否为空的判断，则第一个线程创建了实例，而第二个线程还是可以继续再创建新的实例，这就没有达到单例的目的。

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package com.longinus.sp;
public class Singleton2_3 {
    private static class LazyHolder{
        private static final Singleton2_3 INSTANCE = new Singleton2_3();
    }
    private Singleton2_3() {}
    public static final Singleton2_3 getInstance(){
        return LazyHolder.INSTANCE;
    }
}

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package com.longinus.sp;
public class Singleton3 {
    private Singleton3(){}
    private static final Singleton3 SINGLETON3 = new Singleton3();

    public static Singleton3 getInstance(){
        return SINGLETON3;
    }
}

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饿汉式在类创建的同时就已经创建好了一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。

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package com.longinus.sp;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Singleton4 {
    private static Map<String, Singleton4> map = new HashMap<>();

    static{
        Singleton4 singleton4 = new Singleton4();
        map.put(singleton4.getClass().getName(),singleton4);
    }

    protected Singleton4(){}

    public static Singleton4 getInstance(String name){
        if (name == null) {
            name = Singleton4.class.getName();
        }
        if(map.get(name) == null){
            try {
                map.put(name, (Singleton4) Class.forName(name).newInstance());
            } catch (InstantiationException | IllegalAccessException | ClassNotFoundException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return map.get(name);
    }
}

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登记式单例实际上维护了一组单例类的实例，将这些实例存放在一个Map（登记簿）中，对于已经登记过的实例，则从Map直接返回，对于没有登记的，则先登记，然后返回。
其实相当于内部实现还是采用了饿汉式单例，因为其中的static方法块中的单例在类被装载的时候就被实例化了。