设计模式------单例模式

时间：2018-06-11 13:49:22 阅读：123 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

一、单例模式（Singleton Pattern）：

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。

二、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。

一般我们用到的单例模式为：饿汉式和懒汉式。

三、饿汉式和懒汉式的区别：

1、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，才会去初始化这个单例。

2、线程安全：如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

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，分别是下面的1、在getInstance方法上加同步； 2、双重检查锁定；3、静态内部类。

这三种实现在资源加载和性能方面有些区别：

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class loader（类加载器）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，所以一般推荐使用这一种。

3、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。

四、懒汉式单例

public class Singleton {
    /**
     * 懒汉式单例:比较懒，只有调用getInstance的时候，才会去初始化这个单例
     */
    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。

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。

1、在getInstance方法上加同步

public class Singleton {
    /**
     * 懒汉式单例:比较懒，只有调用getInstance的时候，才会去初始化这个单例
     */
    private Singleton(){};
    private static Singleton single = null;
//   1、在getInstance方法上加同步
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if (single == null) {
            single = new Singleton();
        }
        return single;
    }
}

2、双重检查锁定（此方式将synchronized关键字移到了getInstance方法里面，同时将singleton对象加上volatile关键字，这种方式既可以避免多线程问题，又不会降低程序的性能。但volatile关键字也有一些性能问题，不建议大量使用）

public class Singleton {
    /**
     * 懒汉式单例:比较懒，只有调用getInstance的时候，才会去初始化这个单例
     */
    private Singleton(){};
    private volatile static  Singleton single = null;
//   2、双重检查锁定
    public static Singleton getInstance(){
        if (single== null) {
            synchronized (Singleton.class){
                if (single == null) {
                    single = new Singleton();
                }
            }
        }
        return single;
    }
}

3、静态内部类

public class Singleton {
    /**
     * 懒汉式单例:比较懒，只有调用getInstance的时候，才会去初始化这个单例
     */
    private Singleton() {};
    // 3、静态内部类
    private static class SingleHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingleHolder.INSTANCE;
    }
}

五、饿汉式单例

 1 public class Singleton {
 2     /**
 3      * 饿汉式单例：在类初始化时，已经自行实例化
 4      */
 5     private static Singleton single = new Singleton();
 6 
 7     private Singleton() {}
 8     //静态工厂方法 
 9     public static Singleton getInstance() {
10         return single;
11     }
12 
13 }

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。

六、简单实例

一个单例类使用的例子，以懒汉式为例，这里为了保证线程安全，使用了静态内部类的方式：

public class TestSingleton {
    
    private String name;
    
    private static TestSingleton single = new TestSingleton();

    private TestSingleton() {}
    //静态工厂方法 
    public static TestSingleton getInstance() {
        return single;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
   public void printInfo(){
       System.out.println("my name is "+ name);
   }
}

public class TMainHolder {
    public static void main(String[] args) {
        TestSingleton ts1 =  TestSingleton.getInstance();
        ts1.setName("李雷");
        TestSingleton ts2 =  TestSingleton.getInstance();
        ts2.setName("韩梅梅"); 
        
        ts1.printInfo();
        ts2.printInfo();
        
        if (ts1 == ts2) {
             System.out.println("创建的是同一个实例");  
        }else{
             System.out.println("未创建的是同一个实例");  
        }
    }
}