设计模式之单例模式（Singleton）

1.什么是单例模式

在现实生活中存在着有这样的特点的一些类：

         A．这些类只能有一个实例；

         B．这些能够自动实例化；

         C．这个类对整个系统可见，即必须向整个系统提供这个实例。

不妨举一个具体的单例模式的例子：比如教室里面的教师和学生都是需要在黑板上写字的，但是一般的情况下，教室里面应该只有一个黑板吧，它是教师和学生公用滴。这时就要想办法保证取得的黑板是一个共享的唯一的对象。而单例模式就是解决这类问题的一个已经成型的模式。

 

2.如何实现单例模式

单例模式的实现通常有两种方式：“饿汉式”和“懒汉式”。

2.1饿汉式：java实现代码如下：

Public class Singleton

{

       Private static final Singleton singleton = new Singleton();

       Private Singleton()

       {

       }

       Public static Singleton getInstance()

       {

              Return singleton;

       }

}

小结：采用懒汉式方法实现单例模式的方法是在类的内部实例化一个静态变量singleton，这是比较好理解的，既然一个类要满足上面的A,B,C三个特点，那么很自然的能想到声明为一个类的静态变量啦。还有一点要注意的哦，那就是该类的构造方法是私有的。这样类就不提供默认的构造函数了，所以也就不可以实例化了。呵呵，看看懒汉式吧，对比一下。

2.2懒汉式：java实现代码如下：

Public class Singleton

{

       Private static final Singleton singleton;//未初始化

       Private Singleton()

       {

       }

       Public static Singleton getInstance()

       {

              If(singleton == null)

              {

                     Singleton = new Singleton();

              }

       }

}

小结：发现这两种方式的区别了吗？懒汉式也是通过一个类的静态变量实现的。但是并没有直接初始化。而是在函数getInstance()中实例化的，也就是每次想用这个实例的时候初始化的，如果已经初始化了，那么就不用初始化了，这样也很好啊，对的，其实懒汉式是比较常用的实现方式。

 

3.多线程下的单例模式

         知道了什么是单例模式，也知道了单例模式怎么实现，是不是神功已经练成了呢？哈哈哈，真正地武林高手，不仅仅是自己的功夫深，还要知道自己的功夫有什么漏洞，让我们看看上面的实现方式的bug吧。（看标题就明白了吧！！）

         对，那就是在多线程的情况下，会有问题。对于懒汉式实现的方式，如果现在存在着线程A和B，代码执行情况是这个样子的，线程A执行到了If(singleton == null)，线程B执行到了Singleton = new Singleton();线程B虽然实例化了一个Singleton，但是对于线程A来说判断singleton还是木有初始化的，所以线程A还会对singleton进行初始化。看看，出现问题了吧，年轻人不要惧怕问题，看看怎么解决吧。这就要用到Synchronized（同步）了，java编程语言中提供了两种同步方式：“同步方法”和“同步声明”。

于是乎，只要把Public static Singleton getInstance()加上一个Synchronized就ok了，

Public static Synchronized Singleton getInstance()。这样的话，当线程B访问这个函数的时候，其他的任何要访问该函数的代码不能执行，直到线程B执行完该函数（这是利用锁实现的）。看看很容易解决的，所以嘛，记住哦，出现问题不要怕啊。

         这样写东西是真的有点烦人，但是我不得不说这样还是不太好的，因为多个线程访问同一个函数的时候，那么只能有一个线程能够访问这个函数，这显然效率有点低吧，其实可以用另外一种不同方式。看看代码：

Public static Singleton getInstance()

{

       If(singleton == null)

       {

              Synchronized(singleton.class)

              {

                            Singleton = new Singleton();

              }

       }

}

这种方式将在方法上的声明转移到了内部的代码块中，只有当singleton=null时，才需要锁机制，但是如果线程A和B同时执行到了Synchronized(singleton.class)，虽然也是只有一个线程能够执行，假如线程B先执行，线程B获得锁，线程B执行完之后，线程A获得锁，但是此时没有检查singleton是否为空就直接执行了，所以还会出现两个singleton实例的情况。于是双重检查模式（DCL）就出现了。代码如下：

Public static Singleton getInstance()

{

       If(singleton == null)

       {

              Synchronized(singleton.class)

              {

                     If(singleton == null)

                     {

                            Singleton = new Singleton();

                     }

              }

       }

}

 

小结：注意哦，多线程在访问全局变量时是比较烦人的啊，然中影响数据的一直性。