[设计模式]

最近面试中汽研，考官问到了单例模式。然后没有怎么搞清楚，结果在笔试的时候又考到了，特此学习一下，在这里记录。

单例模式，简单地说，就是我们在某些场景下可能需要一些单例类。什么叫单例类呢？我们知道，普通的类是通过开放他的构造函数，然后让外部程序去生成、调用它的对象。通常情况下，我们的类应该只关心内部实现的逻辑是什么样子的，而不应该关心外部是怎么调用它的。但是单例类，是将其构造函数设置为私有的，外部不能任意构造该函数。该类对应的对象只能有一个，并且应该有该类返回对象。

那么什么样的场景会需要单例类呢？比如，一个党只能有一个书记的对象。再比如说，一些临界资源设备对应的调用该设备的类应该被设置为单例类，因为这些设备资源是不能被同时使用的。

所以，现在简单的来看：单例模式是这样一种模式，我们的类将其构造函数私有化，然后只能通过某些方法，使该类返回一个对象。单例类内部至少应该包含以下几个函数：

1. -SingleObject() //私有化的构造函数

2. +getInstance():SingleObject  //返回对象的方法

3. +function() //该对象功能 

使用场景如下：

 public static void main(String args[]){        Singleton object = Singleton.getInstance();        object.function();    }

单例模式的实现方式有很多，下面只介绍四种：懒汉式--线程不安全（最简单）、懒汉式--线程安全（加锁）、饿汉式（在类加载时就初始化）、DCL双重校验

1. 懒汉式-线程不安全：

public class Singleton {    public static Singleton singleton;    private Singleton(){    }    public void function(){        System.out.println("Hello World");    }    public static Singleton  getInstance(){        if (singleton == null){  // 1            singleton = new Singleton(); // 2        }        return singleton;    }}

为什么说这种是多线程不安全的呢？学过操作系统的应该都知道，这段代码段并没有加锁，假设以下场景：

假设线程A进行到1处，并且检测到singleton引用为null。假如此时，线程B进程检测到singleton为null，并且顺利的创建了singleton。线程A继续工作，直接创建新的singleton，此时程序出错。

所以，这就解释了为什么上面的程序不是线程安全的。那么如何改进呢？加锁！

2. 懒汉式-线程安全：

public class Singleton {    public static Singleton singleton;    private Singleton(){    }    public void function(){        System.out.println("Hello World");    }    public static synchronized Singleton  getInstance(){        if (singleton == null){            singleton = new Singleton();        }        return singleton;    }}

你会发现，改进后的代码和之前的唯一区别就是在getInstance()函数前面 synchronized 关键字。这样，就对这个代码段加锁，这样在A访问的时候，B就不会访问到，程序就不会出错。但是这样很影响效率。

3.饿汉式（在类加载时就初始化）

饿汉式和懒汉式这种命名方式的最大的区别是在于，如果你只在成员变量里面声明了singleton而未赋值，这就是懒汉。

public class Singleton {    public static Singleton singleton = new Singleton();    private Singleton(){    }    public void function(){        System.out.println("Hello World");    }    public static Singleton  getInstance(){        return singleton;    }}

这样虽然也是多线程安全的，因为在类加载的时候就已经初始化了一个单例，但是这样会造成资源的浪费。因为这个类的对象可能在最开始是不需要使用的。

4.DCL双重校验：

public class Singleton {    public volatile static Singleton singleton;    private Singleton(){    }    public void function(){        System.out.println("Hello World");    }    public static  Singleton  getInstance(){        if (singleton == null){            synchronized (Singleton.class){ //进入临界区                if(singleton == null){ //再检查一次                    singleton = new Singleton();                }            }        }        return singleton;    }}

在进入临界区之前就检测一次singleton，进入临界区之后再检测一次。

P.S. 文章不妥之处还望指正