一天一种设计模式（一）单例模式

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我是靠谱客的博主高挑小霸王，最近开发中收集的这篇文章主要介绍一天一种设计模式（一）单例模式，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

单例模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

要点：确保一个类最多只有一个实例，并提供一个全局访问点

使用场景：

1、要求生产唯一序列号。

2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。

3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

优点：

1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例。

2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化

单例模式的几种实现方式

1、饿汉式（预加载）

还没有使用该单例对象，但是，该单例对象就已经被加载到内存了（静态属性随着类的加载而加载）。预加载只有一条语句return instance,这显然可以保证线程安全。

//单例模式-饿汉式创建方法
class SingletonObject{
    private static SingletonObject instance = new SingletonObject();

    //让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化,如果不写，实例化时会调用默认的无参构造器，而默认的无参构造器是公告的
    private SingletonObject(){}

    public static SingletonObject getInstance(){
        return instance;
    }

    public void singletonMessage(){
        System.out.println("这是一个饿汉的单例模式");
    }
}

很明显，还没有使用该单例对象，该对象就被加载到了内存，会造成内存的浪费。

2、懒汉式

为了避免内存的浪费，用到该单例对象的时候再创建。

这种方式是最基本的实现方式，不要求线程安全，这种实现最大的问题就是不支持多线程。

//单例模式-懒汉式创建方法
class SingletonLazy{
    private static SingletonLazy instance = null;

    private SingletonLazy(){}

    public static SingletonLazy getInstance(){
        if (instance == null){
             instance = new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }

    public void singletonMessage(){
        System.out.println("这是一个懒汉单例模式");
    }
}

3、懒汉式线程安全：

可以使用synchronized关键字加载getInstace()函数上保证线程的安全。jvm为了提高程序执行性能，会对没有依赖关系的代码进行重排序。所以当加载懒汉式时可能会在没有实例化单例对象的情况下，调用单例对象，这就造成了线程的不安全。new一个对象的代码是无法保证顺序性的，因此，我们需要使用另一个关键字volatile保证对象实例化过程的顺序性。

//单例模式-懒汉式创建方法
class SingletonLazy{
    private static SingletonLazy instance = null;//使用关键字volatile保证对象实例化过程的顺序性

    private SingletonLazy(){}

    public static synchronized SingletonLazy getInstance(){
        if (instance == null){
                 instance = new SingletonLazy();
          }
        return instance;
    }
}

4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）（线程安全的懒汉式升级版）

但是，如果要经常的调用getInstance()方法，不管有没有初始化实例，都会唤醒和阻塞线程。为了避免线程的上下文切换消耗大量时间，如果对象已经实例化了，我们没有必要再使用synchronized加锁，直接返回对象。我们把sychronized加在if(instance==null)判断语句里面，保证instance未实例化的时候才加锁。这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

//单例模式-懒汉式创建方法
class SingletonLazy{
    private static volatile SingletonLazy instance = null;//使用关键字volatile保证对象实例化过程的顺序性

    private SingletonLazy(){}

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

5、枚举

这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

enum SingletonEnum{
    //如果使用无参构造器创建枚举对象，则实参列表和小括号都可以省略
    INSTANCE;
    private SingletonEnum(){}
    public void singletonMessage(){
        System.out.println("这是一个枚举单例模式");
    }
}

此外还有内部类方式，使用都很少就不介绍了

一般情况下，不建议使用懒汉方式，建议使用饿汉方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用双检锁方式。