Java-设计模式_单例模式

单例设计模式
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。
　　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。
Singleton是一种创建型模式，指某个类采用Singleton模式，则在这个类被创建后，只可能产生一个实例供外部访问，并且提供一个全局的访问点。

核心知识点如下：

(1) 将采用单例设计模式的类的构造方法私有化（采用private修饰）。

(2) 在其内部产生该类的实例化对象，并将其封装成private static类型。

(3) 定义一个静态方法返回该类的实例。

/** * 方法一 * 单例模式的实现：饿汉式,线程安全 但效率比较低 */ public class SingletonTest {// 定义一个私有的构造方法private SingletonTest() {  }  // 将自身的实例对象设置为一个属性,并加上Static和final修饰符private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();  // 静态方法返回该类的实例public static SingletonTest getInstancei() {      return instance;  }  } 

方法一就是传说的中的饿汉模式
优点是：写起来比较简单，而且不存在多线程同步问题，避免了synchronized所造成的性能问题；
缺点是：当类SingletonTest被加载的时候，会初始化static的instance，静态变量被创建并分配内存空间，从这以后，这个static的instance对象便一直占着这段内存（即便你还没有用到这个实例），当类被卸载时，静态变量被摧毁，并释放所占有的内存，因此在某些特定条件下会耗费内存。

/** *方法二 * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全 * */ public class SingletonTest {// 定义私有构造方法（防止通过 new SingletonTest()去实例化）private SingletonTest() {   }   // 定义一个SingletonTest类型的变量（不初始化，注意这里没有使用final关键字）private static SingletonTest instance;   // 定义一个静态的方法（调用时再初始化SingletonTest，但是多线程访问时，可能造成重复初始化问题）public static SingletonTest getInstance() {       if (instance == null)           instance = new SingletonTest();       return instance;   }   } 

方法二就是传说的中的饱汉模式
优点是：写起来比较简单，当类SingletonTest被加载的时候，静态变量static的instance未被创建并分配内存空间，当getInstance方法第一次被调用时，初始化instance变量，并分配内存，因此在某些特定条件下会节约了内存；
缺点是：并发环境下很可能出现多个SingletonTest实例。

/** *方法三 * 单例模式的实现：饱汉式,线程安全简单实现 * */ public class SingletonTest {// 定义私有构造方法（防止通过 new SingletonTest()去实例化）private SingletonTest() {   }   // 定义一个SingletonTest类型的变量（不初始化，注意这里没有使用final关键字）private static SingletonTest instance;   // 定义一个静态的方法（调用时再初始化SingletonTest，使用synchronized 避免多线程访问时，可能造成重的复初始化问题）public static synchronized  SingletonTest getInstance() {       if (instance == null)           instance = new SingletonTest();       return instance;   }   } 

方法三为方法二的简单优化
优点是：使用synchronized关键字避免多线程访问时，出现多个SingletonTest实例。
缺点是：同步方法频繁调用时，效率略低。

/** * 方法四 * 单例模式最优方案 * 线程安全 并且效率高 * */ public class SingletonTest {// 定义一个私有构造方法private SingletonTest() { }   //定义一个静态私有变量(不初始化，不使用final关键字，使用volatile保证了多线程访问时instance变量的可见性，避免了instance初始化时其他变量属性还没赋值完时，被另外线程调用)private static volatile SingletonTest instance;  //定义一个共有的静态方法，返回该类型实例public static SingletonTest getIstance() {     // 对象实例化时与否判断（不使用同步代码块，instance不等于null时，直接返回对象，提高运行效率）    if (instance == null) {        //同步代码块（对象未初始化时，使用同步代码块，保证多线程访问时对象在第一次创建后，不再重复被创建）        synchronized (SingletonTest.class) {            //未初始化，则初始instance变量            if (instance == null) {                instance = new SingletonTest();               }           }       }       return instance;   }   } 

方法四为单例模式的最佳实现。内存占用地，效率高，线程安全，多线程操作原子性。

（事实上，可以通过Java反射机制来实例化private类型的构造方法，此时基本上会使所有的Java单例实现失效。本帖不讨论反射情况下问题，默认无反射，也是常见的面试已经应用场景）

package singeleton;public class TestSingleton { String name = null;private TestSingleton() {}private static volatile TestSingleton instance = null;public static TestSingleton getInstance() {    if (instance == null) {        synchronized (TestSingleton.class) {            if (instance == null) {                instance = new TestSingleton();            }        }    }    return instance;}public String getName() {    return name;}public void setName(String name) {    this.name = name;}public void printInfo() {    System.out.println("the name is " + name);}}package singeleton;public class TMain { public static void main(String[] args){ TestSingleton ts1 = TestSingleton.getInstance(); ts1.setName(“jason”); TestSingleton ts2 = TestSingleton.getInstance(); ts2.setName(“0539”); test();    ts1.printInfo();      ts2.printInfo();      if(ts1 == ts2){          System.out.println("创建的是同一个实例");      }else{          System.out.println("创建的不是同一个实例");      }  }  public static void test(){    TestSingleton ts3 = TestSingleton.getInstance();      ts3.setName("jason");      TestSingleton ts4 = TestSingleton.getInstance();      ts4.setName("0537");     ts3.printInfo();      ts4.printInfo();}}

结果
the name is 0537
the name is 0537
the name is 0537
the name is 0537
创建的是同一个实例