单例模式
单例模式
单例模式：
概念：
java中单例模式是一种常见的设计模式，单例模式的写法有好几种，这里主要介绍三种：懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。
单例模式有以下特点：
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头
懒汉式单例：
//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static Singleton single=null;
//静态工厂方法
public static Singleton getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
}
Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，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。
（事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论，姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。）
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，都是对getInstance这个方法改造，保证了懒汉式单例的线程安全，如果你第一次接触单例模式，对线程安全不是很了解，可以先跳过下面这三小条，去看饿汉式单例，等看完后面再回头考虑线程安全的问题：
在getInstance方法上加同步
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
双重检查锁定：
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
静态内部类：
public class Singleton {
private static class LazyHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return LazyHolder.INSTANCE;
}
}
饿汉式单例：
//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化
public class Singleton1 {
private Singleton1() {}
private static final Singleton1 single = new Singleton1();
//静态工厂方法
public static Singleton1 getInstance() {
return single;
}
}
饿汉式在类创建的同时就已经创建好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。
登记式单例(可忽略)：
//类似Spring里面的方法，将类名注册，下次从里面直接获取。
public class Singleton3 {
private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
static{
Singleton3 single = new Singleton3();
map.put(single.getClass().getName(), single);
}
//保护的默认构造子
protected Singleton3(){}
//静态工厂方法,返还此类惟一的实例
public static Singleton3 getInstance(String name) {
if(name == null) {
name = Singleton3.class.getName();
System.out.println("name == null"+"--->name="+name);
}
if(map.get(name) == null) {
try {
map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return map.get(name);
}
//一个示意性的商业方法
public String about() {
return "Hello, I am RegSingleton.";
}
public static void main(String[] args) {
Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);
System.out.println(single3.about());
}
}
枚举单例模式：
public enum EnumSingleton {
INSTANCE;
public void doUser(){
System.out.println("新增...");
}
public static void main(String[] args) {
INSTANCE.doUser();
}
}
特点：
1.枚举类天生就是单例的
2.线程安全
懒汉式和饿汉式的区别：
从名字上来说，饿汉和懒汉，
饿汉就是类一旦加载，就把单例初始化完成，保证getInstance的时候，单例是已经存在的了，
而懒汉比较懒，只有当调用getInstance的时候，才回去初始化这个单例。
另外从以下两点再区分以下这两种方式：
1、线程安全：
饿汉式天生就是线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题，
懒汉式本身是非线程安全的，为了实现线程安全有几种写法，分别是上面的1、2、3，这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。
2、资源加载和性能：
饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来，不管之后会不会使用这个单例，都会占据一定的内存，但是相应的，在第一次调用时速度也会更快，因为其资源已经初始化完成，
而懒汉式顾名思义，会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来，第一次调用时要做初始化，如果要做的工作比较多，性能上会有些延迟，之后就和饿汉式一样了。
至于1、2、3这三种实现又有些区别，
第1种，在方法调用上加了同步，虽然线程安全了，但是每次都要同步，会影响性能，毕竟99%的情况下是不需要同步的，
第2种，在getInstance中做了两次null检查，确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步，这样也是线程安全的，同时避免了每次都同步的性能损耗
第3种，利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程，所以也是线程安全的，同时没有性能损耗，所以一般我倾向于使用这一种。
优点：
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全局唯一性：单例模式确保在应用程序中只有一个实例，这对于某些类来说是非常有用的，例如配置管理、日志记录器、数据库连接等。
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延迟初始化：单例模式允许延迟初始化，即在需要时才创建实例。这可以提高性能，减少资源占用。
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全局访问点：单例模式提供了一个全局访问点，允许在整个应用程序中轻松访问实例。这可以避免传递对象的麻烦，使代码更加简洁。
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线程安全：在正确实现的情况下，单例模式可以确保多线程环境下只有一个实例，并提供线程安全的访问。
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节省资源：由于只有一个实例存在，单例模式可以节省系统资源，尤其是对于重量级对象或需要大量资源的对象。
缺点：
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全局状态：单例模式引入了全局状态，这可能会导致难以调试和测试。因为多个部分可能依赖于相同的单例实例，改变单例实例可能会对整个应用程序产生意想不到的影响。
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隐藏依赖关系：单例模式可能会隐藏依赖关系，因为它们被硬编码到代码中，而不是通过参数传递。这使得代码难以测试和维护，并且可能导致紧密耦合的组件。
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滥用可能导致问题：滥用单例模式可能会导致不必要的全局状态和过于复杂的依赖关系。在某些情况下，使用单例模式可能并不合适，而应该考虑其他设计模式或技术。
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违反单一职责原则：单例模式通常充当多个职责，这可能违反单一职责原则。这使得类的设计更加复杂，并且不容易维护。
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单例的生命周期：一旦创建，单例实例的生命周期通常与应用程序的生命周期相同。在某些情况下，这可能不是理想的行为，因为您可能希望在应用程序的不同阶段重新创建实例。
适用场景：
1、有频繁实例化然后销毁的情况，也就是频繁的 new 对象，可以考虑单例模式；
2、创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象；
3、频繁访问 IO 资源的对象，例如数据库连接池或访问本地文件；
浙公网安备 33010602011771号