單例模式

所謂單例設(shè)計(jì)模式，就是采用一定的方法宇葱，保證在整個(gè)的軟件系統(tǒng)中，對(duì)某個(gè)類只能存在一個(gè)對(duì)象實(shí)例刊头，并且該類只提供一個(gè)取得其對(duì)象實(shí)例的方法（靜態(tài)方法）黍瞧。

1、具體實(shí)現(xiàn)步驟

• 構(gòu)造器私有化（防止外部new這個(gè)實(shí)例）
• 類的內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象
• 向外暴露一個(gè)靜態(tài)的公共方法
• 代碼實(shí)現(xiàn)

2原杂、單例模式注意事項(xiàng)和細(xì)節(jié)說(shuō)明

• 單例模式保證了系統(tǒng)內(nèi)存中該類只存在一個(gè)對(duì)象印颤，節(jié)省了系統(tǒng)資源，對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建銷毀的對(duì)象穿肄，使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能年局。
• 當(dāng)想實(shí)例化一一個(gè)單例類的時(shí)候，必須要記住使用相應(yīng)的獲取對(duì)象的方法咸产，而不是使用new矢否。
• 單例模式使用的場(chǎng)景：需要頻繁的進(jìn)行創(chuàng)建和銷毀的對(duì)象、創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過(guò)多或耗費(fèi)資源過(guò)多(即:重量級(jí)對(duì)象)脑溢，但又經(jīng)常用到的對(duì)象僵朗、工具類對(duì)象、頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)或文件的對(duì)象（比如數(shù)據(jù)源屑彻、session工廠 等）

3验庙、單例模式方案合集

3.1 餓漢式（靜態(tài)常量）

3.1.1 餓漢式（靜態(tài)常量）代碼實(shí)現(xiàn)

class person{
    //構(gòu)造器私有化化，外部不能new    
    private person(){}
    //本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例    
    private final static person onePerson = new person();
    //提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法社牲，返回實(shí)例對(duì)象    
    public static person getPerson(){        
        return person;    
    }
}

3.1.2 優(yōu)缺點(diǎn)

• 這種寫法比較簡(jiǎn)單粪薛，就是在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化。避免了線程同步問(wèn)題搏恤。
• 在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化违寿，沒(méi)有達(dá)到Lazy Loading（懶加載）的效果，如果從始至終未用過(guò)這個(gè)實(shí)例熟空，則會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)藤巢。
• 這種方式基于類加載機(jī)制避免了多線程的問(wèn)題，沒(méi)有達(dá)到Lazy Loading（懶加載）的效果痛阻【瘢可用腮敌，但有可能造成內(nèi)存的浪費(fèi)阱当。

3.2 懶漢式（靜態(tài)代碼塊）

3.2.1 懶漢式（靜態(tài)代碼塊）代碼實(shí)現(xiàn)

class person{        
    //構(gòu)造器私有化化俏扩，外部不能new    
    private person(){}
    //本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例    
    private static person onePerson;        
    //在靜態(tài)代碼塊中實(shí)例化這個(gè)對(duì)象    
    static{        
        onePerson = new person();    
    }
    //提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象    
    public static person getPerson(){        
        return person;    
    }     
}

3.2.2 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)缺點(diǎn)同上（餓漢式靜態(tài)常量）弊添；

3.3 懶漢式（線程不安全）

3.3.1 懶漢式（線程不安全）代碼實(shí)現(xiàn)

class person{        
    //本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例    
    private static person onePerson;        
    //構(gòu)造器私有化化录淡，外部不能new    
    private person(){}     
    //提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象    
    public static person getPerson(){        
        if(onePerson == null){            
            onePerson = new person();        
        }        
        return person;    
    }     
}

3.3.2 優(yōu)缺點(diǎn)

• 起到了Lazy Loading（懶加載）的效果油坝，但是只能在單線程下使用嫉戚。
• 如果在多線程下，一個(gè)線程進(jìn)入了if (onePerson == null) 判斷語(yǔ)句塊澈圈，還未來(lái)得及往下執(zhí)行彬檀，另一個(gè)線程也通過(guò)了這個(gè)判斷語(yǔ)句，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例瞬女。所以在多線程環(huán)境下不可使用這種方式
• 結(jié)論：在實(shí)際開(kāi)發(fā)中窍帝，不要使用這種方式。

3.4 懶漢式（線程安全）

3.4.1 懶漢式（線程安全）代碼實(shí)現(xiàn)

class person{        
    //本類內(nèi)部創(chuàng)建靜態(tài)對(duì)象實(shí)例    
    private static person onePerson;        
    //構(gòu)造器私有化化诽偷，外部不能new    
    private person(){}     
    //提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法坤学，返回實(shí)例對(duì)象    
    //加入同步處理的代碼，解決線程安全的問(wèn)題    
    public static synchronized person getPerson(){        
        if(onePerson == null){            
            onePerson = new person();        
        }        return person;    
    }     
}

3.4.2 優(yōu)缺點(diǎn)

• 解決了線程不安全問(wèn)題
• 效率太低了报慕，每個(gè)線程在想獲得類的實(shí)例時(shí)候深浮，執(zhí)行g(shù)etInstance()方法都要進(jìn)行同步。而其實(shí)這個(gè)方法只執(zhí)行一次實(shí)例化代碼就夠了眠冈，后面的想獲得該類實(shí)例飞苇，直接return就行了。方法進(jìn)行同步效率太低
• 結(jié)論：在實(shí)際開(kāi)發(fā)中蜗顽，不推薦使用這種方式

3.5 雙重檢查單例模式

3.5.1 雙重檢查單例模式代碼實(shí)現(xiàn)

class person{    
    //本類內(nèi)部創(chuàng)建靜態(tài)對(duì)象實(shí)例    
    private static volatile person onePerson;        
    //私有化構(gòu)造方法玄柠，外部不能new    
    private person() {}        
    //提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象
    
    public static person getPerson() {        
        //第一次檢查诫舅，判斷是否已經(jīng)實(shí)例化        
        if (onePerson == null) {            
            //如果沒(méi)有實(shí)例化羽利，則為這個(gè)對(duì)象實(shí)例化            
            synchronized (person.class) {                
                //第二次檢查，判斷是否被其他線程給實(shí)例化了                
                if (onePerson == null) {                    
                    //如果沒(méi)有被實(shí)例化刊懈，說(shuō)明自己是第一個(gè)進(jìn)入此方法的線程这弧，并給其實(shí)例化。
                    onePerson = new person();
                }
            }
        }
        //返回實(shí)例對(duì)象
        return onePerson;
    } 
}

3.5.2 優(yōu)缺點(diǎn)

• Double-Check概念 是多線程開(kāi)發(fā)中常使用到的虚汛，如代碼中所示匾浪，我們進(jìn)行了兩次 if (singleton == null)檢查，這樣就可以保證線程安全了卷哩。
• 這樣蛋辈，實(shí)例化代碼只用執(zhí)行一次，后面再次訪問(wèn)時(shí)，判斷if (singleton == null)冷溶，直接return實(shí)例化對(duì)象渐白，也避免的反復(fù)進(jìn)行方法同步。
• 線程安全逞频；延遲加載纯衍；效率較高；
• 結(jié)論：在實(shí)際開(kāi)發(fā)中苗胀，推薦使用這種單例設(shè)計(jì)模式襟诸。

3.6 靜態(tài)內(nèi)部類單例模式

3.6.1 靜態(tài)內(nèi)部類單例模式代碼實(shí)現(xiàn)

class person{
    //構(gòu)造方法私有化
    private person(){}        
    //靜態(tài)內(nèi)部類，其中有著靜態(tài)屬性
    private static class personInstance {        
        private static final person onePersonInstance = new person();    
    }
    //靜態(tài)公有方法    
    public static person getPerson() {        
        return personInstance.onePersonInstance;    
    } 
}

3.6.2 優(yōu)缺點(diǎn)

• 這種方式采用了類裝載的機(jī)制來(lái)保證初始化實(shí)例時(shí)只有一個(gè)線程基协。
• 靜態(tài)內(nèi)部類方式在 person 類被裝載時(shí)并不會(huì)立即實(shí)例化歌亲，而是在需要實(shí)例化時(shí)，調(diào)用getPerson() 方法澜驮， 才會(huì)裝載 personInstance 類应结，從而完成 onePersonInstance 的實(shí)例化。
• 類的靜態(tài)屬性只會(huì)在第一次加載類的時(shí)候初始化泉唁，所以在這里鹅龄，JVM幫助我們保證了線程的安全性，在類進(jìn)行初始化時(shí)亭畜，別的線程是無(wú)法進(jìn)入的扮休。
• 優(yōu)點(diǎn)：避免了線程不安全，利用靜態(tài)內(nèi)部類特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)延遲加載拴鸵，效率高玷坠。
• 結(jié)論：推薦使用。

3.7 枚舉單例模式

3.7.1 枚舉單例模式代碼實(shí)現(xiàn)

enum person {    
    //屬性    
    onePerson;
    //方法
    public void sayHello() {        
        System.out.println("Hello!");    
    } 
} 

public class PersonTest {
    public static void main(String[] args) {
        person personOne = person.onePerson;
        person personTwo = person.onePerson;
        System.out.println(personOne == personTwo);
        System.out.println(personOne.hashCode());
        System.out.println(personTwo.hashCode());
        personOne.sayHello();
    } 
}

3.7.2 優(yōu)缺點(diǎn)

• 這借助JDK1.5中添加的枚舉來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式劲藐。不僅能避免多線程同步問(wèn)題八堡，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象。
• 這種方式是Effective Java作者Josh Bloch提倡的方式聘芜。
• 結(jié)論：推薦使用兄渺。

3.8 反射創(chuàng)建單例模式（新補(bǔ)充）

仔細(xì)思考下，我們是不是可以采用工廠方法模式實(shí)現(xiàn)單例模式的功能呢汰现？單例模式的核心要求就是在內(nèi)存中只有一個(gè)對(duì)象挂谍，通過(guò)工廠方法模式也可以只在內(nèi)存中生產(chǎn)一個(gè)對(duì)象，代碼如下所示瞎饲。

//單例類
public class Singleton {
    //不允許通過(guò)new產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象
    private Singleton() {}
    public void doSomething() {
        //業(yè)務(wù)處理
    }
}

Singleton保證不能通過(guò)正常的渠道建立一個(gè)對(duì)象口叙，那 SingletonFactory 如何建立一個(gè)單例對(duì)象呢？答案是通過(guò)反射方式創(chuàng)建嗅战，如代碼清單下所示妄田。

//負(fù)責(zé)生成單例的工廠類
pub1ic class SingletonFactory {
    private static Singleton singleton;
    static{
        try {
            Class cl = Class.forName (Singleton.class.getName());
            //獲得無(wú)參構(gòu)造
            Constructor constructor = cl.getDeclaredConstructor();
            //設(shè)置無(wú)參構(gòu)造是可訪問(wèn)的
            constructor.setAccessible(true);
            //產(chǎn)生一個(gè)實(shí)例對(duì)象
            singleton = (Sing1eton) constructor.newInstance();
        } catch (Exception e) {
            //異常處理
        }
    }
    public static Singleton getSingleton() {
        return singleton;
    }
}

通過(guò)獲得類構(gòu)造器，然后設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限，生成一個(gè)對(duì)象疟呐，然后提供外部訪問(wèn)脚曾，保證內(nèi)存中的對(duì)象唯一。當(dāng)然萨醒，其他類也可以通過(guò)反射的方式建立一個(gè)單例對(duì)象斟珊，確實(shí)如此苇倡，但是一個(gè)項(xiàng)目或團(tuán)隊(duì)是有章程和規(guī)范的富纸，何況已經(jīng)提供了一個(gè)獲得單例對(duì)象的方法，為什么還要重新創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象呢旨椒？除非是有人作惡晓褪。
以上通過(guò)工廠方法模式創(chuàng)建了一個(gè)單例對(duì)象，該框架可以繼續(xù)擴(kuò)展综慎，在一個(gè)項(xiàng)目中可以產(chǎn)生一個(gè)單例構(gòu)造器涣仿，所有需要產(chǎn)生單例的類都遵循一定的規(guī)則(構(gòu)造方法是private)，然后通過(guò)擴(kuò)展該框架示惊，只要輸入一個(gè)類型就可以獲得唯一的一個(gè)實(shí)例好港。