单例模式

1.模式动机与定义

模式动机

让类自身负责创建和保存它的唯一实例，并保证不能创建其他实例，并且提供一个访问该实例的方法

模式定义

1. 单例模式(Singleton Pattern):确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法
2. 单例模式的要点有三个:
   某个类只能有一个实例
   必须自行创建这个实例
   必须自行向整个系统提供这个实例
3. 单例模式是一种对象创建型模式

2.模式结构与分析

模式结构

单例模式包含如下角色
Singleton:单例：单例模式只包含一个Singleton（单例角色）类：在单例类中的内部实现只生成一个实例，同时它提供了一个静态getInstance工厂方法。让客户可以使用它的唯一实例；为了防止在外部对其实例化，将其构造函数设计为私有；在单例类内部定义了一个Singleton类型的静态对象，作为外部共享的唯一实例。

模式分析

单例模式的目的是保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。单例模式包含的角色只有一个，就是单例类--Singleton。单例类拥有一个私有构造函数，确保用户无法通过new关键字直接实例化它。除此之外，该模式中包含一个静态私有成员变量与静态公有的工厂方法，该工厂方法负责检验实例的存在性并实例化自己，然后存储在静态成员变量中，以确保只有一个实例被创建。

//单例模式实现
public class Singleton{
    private static Singleton instance=null; //静态私有成员变量
    
    //私有构造函数
    private Singleton(){
        
    }
    
    //静态公有工厂方法，返回唯一实例
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null)
            instance=new Singleton();
        return instance,
    }
}

//Initialization on Demand Holder (loDH):使用静态内部类(staticinner class)
public class Singleton{
    private Singleton(){
        
    }
    //静态内部类
    private static class HolderClass{
        private final static Singleton instance = new Singleton();
    }
    
    public static Singleton getInstance(){
        return HolderClass.instance;
    }
    
    public static void main(String args[]){
        Singleton sl, s2;
        s1= Singleton.getlnstance();
        s2= Singleton.getInstance();
        System.out.println(sl==s2);
    }
}

3.模式效果与应用

优点

1. 提供了对唯一实例的受控访问 因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它，并为设计及开发团队提供了共享的概念。
2. 可以**节约系统资源，提高系统的性能 ** 由于在系统内存中只存在一个对象
3. 允许可变数目的实例(多例类) 我们可以基于单例模式进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获得指定个数的对象实例。

缺点

1. 扩展困难(缺少抽象层)
2. 单例类的职责过重
3. 由于自动垃圾回收机制，可能会导致共享的单例对象的状态丢失

使用情况

1. 系统只需要一个实例对象，或者因为资源消耗太大而只允许创建一个对象
2. 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例

模式应用

1. java.lang.Runtime类
2. 一个具有自动编号主键的表可以有多个用户同时使用，但数据库中只能有一个地方分配下一个主键编号，否则会出现主键重复，因此该主键编号生成器必须具备唯一性，可以通过单例模式来实现。、
3. 默认情况下，Spring会通过单例模式创建bean实例:
4. 饿汉式单例类与懒汉式单例类的比较
   饿汉式单例类:无须考虑多个线程同时访问的问题;调用速度和反应时间优于懒汉式单例;资源利用效率不及懒汉式单例;系统加载时间可能会比较长
   懒汉式单例类:实现了延迟加载;必须处理好多个线程同时访问的问题需通过双重检查锁定等机制进行控制，将导致系统性能受到一定影响