導(dǎo)語(yǔ)
單例模式是應(yīng)用最廣的模式妓蛮，在應(yīng)用這個(gè)模式時(shí)恶迈，單例對(duì)象的類必須保證只有一個(gè)實(shí)例存在触菜。許多時(shí)候整個(gè)系統(tǒng)只需要擁有一個(gè)全局對(duì)象，這樣有利于我們協(xié)調(diào)系統(tǒng)整體的行為期揪。
主要內(nèi)容
- 單例模式的定義
- 單例模式的使用場(chǎng)景
- 單例模式的UML類圖
- 單例模式的實(shí)現(xiàn)方式
具體內(nèi)容
單例模式的定義
確保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例椒袍。
單例模式的使用場(chǎng)景
他的作用是確保某個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例坛吁，避免產(chǎn)生多個(gè)對(duì)象消耗過(guò)多的資源，或者某個(gè)類型的對(duì)象只應(yīng)該有一個(gè)彤委。例如鞭铆，創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象需要消耗的資源過(guò)多，如要訪問(wèn)IO和數(shù)據(jù)庫(kù)等資源葫慎，這時(shí)就要考慮使用單例模式衔彻。
單例模式的UML類圖
單例模式的UML類圖如下所示。
角色介紹：
- Client——高層客戶端偷办。
- Singleton——單例類艰额。
實(shí)現(xiàn)單例模式主要關(guān)鍵點(diǎn)：
- 構(gòu)造函數(shù)不對(duì)外開(kāi)放，一般為Private椒涯。
- 通過(guò)一個(gè)靜態(tài)方法或者枚舉返回單例類對(duì)象柄沮。
- 確保單例類的對(duì)象有且只有一個(gè)，尤其是在多線程環(huán)境下废岂。
- 確保單例類對(duì)象在反序列化時(shí)不會(huì)重新構(gòu)建對(duì)象祖搓。
單例模式的實(shí)現(xiàn)方式
單例模式的實(shí)現(xiàn)有如下幾種：
推薦使用DCL單例（雙重檢查鎖定）和靜態(tài)內(nèi)部類單例模式。
- 餓漢模式
- 懶漢模式（線程不安全）
- 懶漢模式（線程安全）
- DCL單例（雙重檢查鎖定）
- 靜態(tài)內(nèi)部類單例模式
- 枚舉單例
- 使用容器實(shí)現(xiàn)單例模式
餓漢模式
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
這種寫法是在類裝載時(shí)就實(shí)例化instance湖苞，他避免了多線程的同步問(wèn)題拯欧。但是不能保證有別的方式去裝載，沒(méi)有達(dá)到懶加載（延遲加載）财骨。
懶漢模式（線程不安全）
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){
}
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
達(dá)到了懶加載镐作，但是在多線程不能正常工作。
懶漢模式（線程安全）
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton(){
}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
這種寫法能夠在多線程中很好的工作隆箩，但是每次調(diào)用getInstance方法都會(huì)進(jìn)行同步该贾，反應(yīng)稍慢，還會(huì)造成不必要的開(kāi)銷捌臊，所以者這種不建議使用杨蛋。
DCL單例（雙重檢查鎖定）
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton(){
}
public static Singleton getSingleton() {
if(singleton == null) {
synchronized(Singleton.class) {
if(singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
這種寫法在getSingleton方法中對(duì)singleton進(jìn)行了兩次判空，第一次是為了不必要的同步理澎，第二次是為了在null的情況下創(chuàng)建實(shí)例逞力。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)上面代碼有一個(gè)volatile關(guān)鍵字，因?yàn)樵谶@里會(huì)有DCL失效問(wèn)題糠爬，原因是Java編譯器允許處理器亂序執(zhí)行掏击。那么為了解決這個(gè)問(wèn)題，在JDK1.5之后秩铆，具體化了volatile關(guān)鍵字砚亭，只要定義時(shí)加上他灯变，可以保證執(zhí)行的順序，雖然會(huì)影響性能捅膘。這種方式第一次加載時(shí)會(huì)稍慢添祸，在高并發(fā)環(huán)境會(huì)有缺陷，但是一般能夠滿足需求寻仗。
靜態(tài)內(nèi)部類單例模式
public class Singleton {
private Singleton(){
}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
/**
*靜態(tài)內(nèi)部類
*/
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
}
這種是推薦使用的單例模式實(shí)現(xiàn)方式刃泌。當(dāng)?shù)谝淮渭虞dSingleton類時(shí)并不會(huì)初始化INSTANCE，只有在第一次調(diào)用getInstance方法時(shí)才會(huì)導(dǎo)致INSTANCE被初始化署尤。這種方式不僅能夠保證線程安全耙替，也能保證單例對(duì)象的唯一性，同時(shí)也延長(zhǎng)了單例的實(shí)例化曹体。
使用容器實(shí)現(xiàn)單例模式
public class SingletonManager {
private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
private Singleton() {
}
public static void registerService(String key, Objectinstance) {
if(!objMap.containsKey(key) ) {
objMap.put(key, instance) ;
}
}
public static ObjectgetService(String key) {
return objMap.get(key) ;
}
}
將多種單例類型注入到一個(gè)統(tǒng)一的管理類中俗扇，在使用時(shí)根據(jù)key獲取對(duì)象對(duì)應(yīng)類型的對(duì)象。這種方式使得我們可以管理多種類型的單例箕别，并且在使用時(shí)可以通過(guò)統(tǒng)一的接口進(jìn)行獲取操作铜幽，降低了用戶的使用成本，也對(duì)用戶隱藏了具體實(shí)現(xiàn)串稀，降低了耦合度除抛。
總結(jié)
單例模式是運(yùn)用頻率很高的模式，但是母截，由于在客戶端通常沒(méi)有高并發(fā)的情況到忽，因此，選擇哪種實(shí)現(xiàn)方式都不會(huì)有太大的影響清寇。即使如此喘漏，出于效率考慮，推薦使用DCL單例（雙重檢查鎖定）和靜態(tài)內(nèi)部類單例模式颗管。
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優(yōu)點(diǎn)：
- 由于單例模式在內(nèi)存中只有一個(gè)實(shí)例，減少了內(nèi)存開(kāi)支滓走，特別是一個(gè)對(duì)象需要頻繁的創(chuàng)建垦江、銷毀時(shí)，而且創(chuàng)建或銷毀時(shí)性能又無(wú)法優(yōu)化搅方，單例模式的優(yōu)勢(shì)就非常明顯比吭。
- 單例模式可以避免對(duì)資源的多重占用，例如一個(gè)文件操作姨涡，由于只有一個(gè)實(shí)例存在內(nèi)存中衩藤，避免對(duì)同一資源文件的同時(shí)操作。
- 單例模式可以在系統(tǒng)設(shè)置全局的訪問(wèn)點(diǎn)涛漂，優(yōu)化和共享資源訪問(wèn)赏表，例如检诗，可以設(shè)計(jì)一個(gè)單例類，負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)表的映射處理瓢剿。
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缺點(diǎn)：
- 單例模式一般沒(méi)有接口逢慌，擴(kuò)展很困難，若要擴(kuò)展间狂，只能修改代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)攻泼。
- 單例對(duì)象如果持有Context，那么很容易引發(fā)內(nèi)存泄露鉴象。此時(shí)需要注意傳遞給單例對(duì)象的Context最好是Application Context忙菠。
