单例模式

1、介绍

　　1）单例模式定义：

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。

　　2）单例模式特点：
　　　　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。

单例模式保证了全局对象的唯一性，比如系统启动读取配置文件就需要单例保证配置的一致性。

2、实现单例模式的方式

　　1）饿汉式单例（立即加载方式）

 

package singleton;

public class SingletonDemo {
    //私有构造
    private SingletonDemo() {}
    //私有构造实例化一个
    private static SingletonDemo singleton = new SingletonDemo();
    //静态方法，给外部提供一个获取单例对象的方法
    public static SingletonDemo getInstance() {
        return singleton;
    }
}

　　　饿汉式单例在类加载初始化时就创建好一个静态的对象供外部使用，除非系统重启，这个对象不会改变，所以本身就是线程安全的。

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。

　　2）懒汉式单例（延迟加载方式）

package singleton;

public class Singleton2 {
    //私有构造方法
    private Singleton2() {}
    //私有实例，但是为空
    private static Singleton2 singleton = null;
    //为外部提供一个实例对象的方法
    public static Singleton2 getInstance() {
        if(singleton == null) {
            singleton = new Singleton2();//外部需要的时候创建
        }
        return singleton;
    }
}

 

该示例虽然用延迟加载方式实现了懒汉式单例，但在多线程环境下会产生多个single对象，如何改造请看以下方式:

使用synchronized同步锁

package singleton;

public class Singleton2 {
    //私有构造方法
    private Singleton2() {}
    //私有实例，但是为空
    private static Singleton2 singleton = null;
    //为外部提供一个实例对象的方法
    public static Singleton2 getInstance() {
//        if(singleton == null) {
//            singleton = new Singleton2();//外部需要的时候创建
//        }
        synchronized(Singleton2.class) {//加同步代码块，保证多线程下也只创建一个对象
            if(singleton == null) {
                singleton = new Singleton2();//外部需要的时候创建
            }
        }
        return singleton;
    }
}

在方法上加synchronized同步锁或是用同步代码块对类加同步锁，此种方式虽然解决了多个实例对象问题，但是该方式运行效率却很低下，下一个线程想要获取对象，就必须等待上一个线程释放锁之后，才可以继续运行。

public class Singleton4 {
    // 私有构造
    private Singleton4() {}

    private static Singleton4 single = null;

    // 双重检查
    public static Singleton4 getInstance() {
        if (single == null) {
            synchronized (Singleton4.class) {
                if (single == null) {
                    single = new Singleton4();
                }
            }
        }
        return single;
    }
}

使用双重检查进一步做了优化，可以避免整个方法被锁，只对需要锁的代码部分加锁，可以提高执行效率。

　　3）静态内部类实现

package singleton;

public class Singleton3 {
    //私有构造
    private Singleton3() {}
    //静态内部类
    private static class InnerObject{
        private static Singleton3 single = new Singleton3();
    }
    //外部调用
    public static Singleton3 getInstance() {
        return InnerObject.single;
    }
}

静态内部类虽然保证了单例在多线程并发下的线程安全性，但是在遇到序列化对象时，默认的方式运行得到的结果就是多例的。这种情况不多做说明了，使用时请注意。