单例模式

单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计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。

注意：

• 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

1. 单例模式的应用场景

JavaEE标准中的ServletContext,ServletContextConfig等；

Spring框架应用中的ApplicationContext;

数据库的连接池。

2.1饿汉式单例模式

方法1：静态方法获得私有变量

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance; 
    }  
}

方法2：利用静态代码块与类同时加载的特性生成单例模式

public class Singleton {
    public static final Singleton singleton ;
    static{
        singleton=new Singleton();
    }
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
}

是否多线程安全：是

描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，不管用不用都占用内存，造成内存浪费

源码：Spring中IOC容器ApplicationContext本身就是典型的单例模式.*

2.2 懒汉式单例模式

方法1 多线程不安全

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

方法2 多线程安全

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

优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费(被外部类调用的时候才会被加载)。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

方法3 双检锁/双重校验锁

public class Singleton {
    // volatile解决指令重排序
       //1.分配内存给这个对象 
       //2.初始化对象
       //3.设置 lazy 指向刚分配的内存地址
    private volatile staticSingleton instance;
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
        //检查是否要阻塞，第一个instance == null是为了创建后不再走synchronized代码，提高效率。
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                //检查是否要重新创建实例
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

JDK 版本：JDK1.5 起

是否多线程安全：是

优点：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。

不足：当第一个线程调用 getInstance()方法时，第二个线程也可以调用。当第一个线程执行到synchronized时会上锁，第二个线程就会出现阻塞状态。但是，阻塞并不是基于整个类的阻塞，而是在getInstance()方法内部的阻塞。

方法4 静态内部类

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
    return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}

兼顾了饿汉式单例模式的内存浪费问题和 synchronized 的性能问题。内部类一定是要在方法调用之前初始化，巧妙地避免了线程安全问题。

3 反射破坏单例模式

public class ReflectTest {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class<?> clazz = Singleton.class;
            //通过反射获取私有的构造方法
            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
            //强制访问 
            c.setAccessible(true);
            //初始化实例对象
            Object instance1 = c.newInstance();
            Object instance2 = c.newInstance();
            System.out.println(instance1);
            System.out.println(instance2);
            System.out.println(instance1 == instance2);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}