01?背景

????以我們常用辦公軟件WPS為例，我們使用的時(shí)候期望點(diǎn)擊一次工具欄彈出一個(gè)對(duì)話框初厚，再次點(diǎn)擊的時(shí)候仍然是當(dāng)前對(duì)話框忆谓，而不是出現(xiàn)多個(gè)對(duì)話框。反映到編程中秋泳，其實(shí)就是對(duì)話框只被實(shí)例化一次潦闲，這就是單例模式的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。

02?概述

????單例模式(Singleton Pattern)：?jiǎn)卫Ｊ酱_保某一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例迫皱，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例歉闰，這個(gè)類(lèi)稱(chēng)為單例類(lèi)，它提供全局訪問(wèn)的方法。

????根據(jù)定義可知單例模式的要點(diǎn)有三個(gè)：

??? 1和敬、某個(gè)類(lèi)只能有一個(gè)實(shí)例凹炸；

????2、它必須自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例昼弟；

??? 3啤它、它必須自行向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。

????單例模式是一種對(duì)象創(chuàng)建型模式舱痘。單例模式又名單件模式或單態(tài)模式变骡。

03?實(shí)現(xiàn)

3.1 餓漢式

????餓漢法就是在第一次引用該類(lèi)的時(shí)候就創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例，而不管實(shí)際是否需要?jiǎng)?chuàng)建衰粹。一上來(lái)就先實(shí)例化锣光，但若類(lèi)沒(méi)有使用的話笆怠，就有點(diǎn)浪費(fèi)資源類(lèi)铝耻。

? ??優(yōu)點(diǎn)：這樣做的好處是編寫(xiě)簡(jiǎn)單，無(wú)需關(guān)注線程安全問(wèn)題蹬刷。

? ??缺點(diǎn)：

????1瓢捉、會(huì)生產(chǎn)出過(guò)多的實(shí)例對(duì)象，無(wú)論你是否要使用他們办成。

????2泡态、無(wú)法做到延遲創(chuàng)建對(duì)象，但是我們很多時(shí)候都希望對(duì)象可以盡可能地延遲加載迂卢，從而減小負(fù)載某弦，所以需要懶漢法。

3.2?懶漢式

????餓漢式（又稱(chēng)飽漢模式）而克，很飽不著急靶壮，延遲加載，啥時(shí)候用啥時(shí)候創(chuàng)建實(shí)例员萍，存在線程安全問(wèn)題腾降。

????實(shí)例在開(kāi)始時(shí)為空，第一次加載后才實(shí)例化碎绎◇θ溃可節(jié)約一些資源，但在并發(fā)時(shí)有可能出現(xiàn)多個(gè)單例筋帖。

? ??優(yōu)點(diǎn)：延時(shí)加載奸晴，用的時(shí)候才會(huì)生產(chǎn)對(duì)象。

? ??缺點(diǎn)：存在線程安全問(wèn)題日麸，需要保證同步蚁滋，付出效率的代價(jià)。

? ??1、單線程實(shí)現(xiàn)

????這種寫(xiě)法是最簡(jiǎn)單的辕录，由私有構(gòu)造器和一個(gè)公有靜態(tài)工廠方法構(gòu)成睦霎，在工廠方法中對(duì)singleton進(jìn)行null判斷，如果是null就new一個(gè)出來(lái)走诞，最后返回singleton對(duì)象副女。

? ??優(yōu)點(diǎn)：延遲加載，資源利用率高蚣旱，不執(zhí)行g(shù)etInstance()就不會(huì)被實(shí)例化碑幅，可以執(zhí)行該類(lèi)的其他靜態(tài)方法。

? ??缺點(diǎn)：第一次加載時(shí)不夠快塞绿，線程不安全沟涨，多線程使用不必要的同步開(kāi)銷(xiāo)大。

? ??2异吻、多線程實(shí)現(xiàn)

? ??1）直接加鎖

? ??優(yōu)點(diǎn)：線程安全裹赴。

? ??缺點(diǎn)：代價(jià)太高（整個(gè)判空和申請(qǐng)階段全部都加鎖，一勞永逸诀浪，但是效率低棋返，鎖范圍太大）。

? ??2）雙檢查鎖

????雙重鎖模式雷猪，是飽漢模式的優(yōu)化睛竣，進(jìn)行雙重判斷，當(dāng)已經(jīng)創(chuàng)建過(guò)實(shí)例對(duì)象后就無(wú)需加鎖求摇，提高效率射沟。也是一種推薦使用的方式。

????只有對(duì)象為空的時(shí)候才加鎖与境，加完鎖后再判空验夯，防止在加鎖的過(guò)程中被另一個(gè)線程調(diào)用new，即進(jìn)行雙檢查：第一次檢查是避免代價(jià)過(guò)高的問(wèn)題嚷辅，第二次檢查是防止多線程問(wèn)題簿姨。

????注：可以看出來(lái)與直接加鎖相比，鎖的范圍縮小了簸搞，效率得以提升扁位，同時(shí)通過(guò)在申請(qǐng)實(shí)例前加鎖保證線程安全。

? ??優(yōu)點(diǎn)：比直接加鎖效率高趁俊。

? ??缺點(diǎn)：內(nèi)存讀寫(xiě)reorder不安全域仇。

????reorder問(wèn)題：一般new的執(zhí)行過(guò)程認(rèn)為是分配內(nèi)存->構(gòu)造函數(shù)初始化->返回地址，但是實(shí)際上可能是分配內(nèi)存->返回地址->構(gòu)造函數(shù)這種錯(cuò)亂的順序寺擂。如果線程1reorder暇务，另外一個(gè)線程2判斷非空直接返回pSingleton泼掠，但是這個(gè)對(duì)象實(shí)例是無(wú)法正常使用的，它只是一個(gè)還未調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化的內(nèi)存垦细。

????所以編譯器需要解決這類(lèi)問(wèn)題择镇，即編譯器不能優(yōu)化。

????3）volatile

??? volatile這個(gè)關(guān)鍵字有兩層語(yǔ)義：

????第一層語(yǔ)義是可見(jiàn)性括改∧逋悖可見(jiàn)性指的是在一個(gè)線程中對(duì)該變量的修改會(huì)馬上由工作內(nèi)存（Work Memory）寫(xiě)回主內(nèi)存（Main Memory），所以會(huì)馬上反應(yīng)在其它線程的讀取操作中嘱能，即看到的都是最新的結(jié)果吝梅。

????第二層語(yǔ)義是禁止指令重排序優(yōu)化。我們寫(xiě)的代碼（尤其是多線程代碼）惹骂，由于編譯器優(yōu)化苏携，在實(shí)際執(zhí)行的時(shí)候可能與我們編寫(xiě)的順序不同。

3.3 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)

????有沒(méi)有一種延時(shí)加載对粪，并且能保證線程安全的簡(jiǎn)單寫(xiě)法呢右冻？我們可以把Singleton實(shí)例放到一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)中，這樣就避免了靜態(tài)實(shí)例在Singleton類(lèi)加載的時(shí)候就創(chuàng)建對(duì)象衩侥，并且由于靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)只會(huì)被加載一次国旷，所以這種寫(xiě)法也是線程安全的：

3.4 選擇

????一般采用餓漢式矛物，若對(duì)資源十分在意可以采用靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)茫死，不建議采用懶漢式及雙重檢測(cè)。

04?特點(diǎn)

4.1 優(yōu)點(diǎn)

????1履羞、提供了對(duì)唯一實(shí)例的受控訪問(wèn)峦萎。因?yàn)閱卫?lèi)封裝了它的唯一實(shí)例，所以它可以嚴(yán)格控制客戶(hù)怎樣以及何時(shí)訪問(wèn)它忆首。

????2爱榔、只存在一個(gè)對(duì)象，節(jié)約系統(tǒng)資源糙及，對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建和銷(xiāo)毀的對(duì)象详幽，單例模式無(wú)疑可以提高系統(tǒng)的性能。

4.2 缺點(diǎn)

????1浸锨、由于單例模式中沒(méi)有抽象層唇聘，因此單例類(lèi)的擴(kuò)展有很大的困難。

????2柱搜、單例類(lèi)的職責(zé)過(guò)重迟郎，在一定程度上違背了“單一職責(zé)原則”。因?yàn)閱卫?lèi)既充當(dāng)了工廠角色聪蘸，提供了工廠方法宪肖，同時(shí)又充當(dāng)了產(chǎn)品角色表制，包含一些業(yè)務(wù)方法，將產(chǎn)品的創(chuàng)建和產(chǎn)品的本身的功能融合到一起控乾。

? ? 3么介、濫用單例將帶來(lái)一些負(fù)面問(wèn)題。現(xiàn)在很多面向?qū)ο笳Z(yǔ)言(如Java)的運(yùn)行環(huán)境都提供了自動(dòng)垃圾回收的技術(shù)蜕衡，因此夭拌，如果實(shí)例化的對(duì)象長(zhǎng)時(shí)間不被利用，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為它是垃圾衷咽，會(huì)自動(dòng)銷(xiāo)毀并回收資源鸽扁，下次利用時(shí)又將重新實(shí)例化，這將導(dǎo)致對(duì)象狀態(tài)的丟失镶骗。

05?應(yīng)用場(chǎng)景

????在以下情況下可以使用單例模式：

? ? 1桶现、系統(tǒng)只需要一個(gè)實(shí)例對(duì)象（線程池、緩存鼎姊、硬件設(shè)備等）骡和，或者需要考慮資源消耗太大而只允許創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象。

? ? 2相寇、客戶(hù)調(diào)用類(lèi)的單個(gè)實(shí)例只允許使用一個(gè)公共訪問(wèn)點(diǎn)慰于，除了該公共訪問(wèn)點(diǎn)，不能通過(guò)其他途徑訪問(wèn)該實(shí)例唤衫。

? ? 3婆赠、一個(gè)具有自動(dòng)編號(hào)主鍵的表可以有多個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用，但數(shù)據(jù)庫(kù)中只能有一個(gè)地方分配下一個(gè)主鍵編號(hào)佳励，否則會(huì)出現(xiàn)主鍵重復(fù)休里，因此該主鍵編號(hào)生成器必須具備唯一性，可以通過(guò)單例模式來(lái)實(shí)現(xiàn)赃承。