设计模式-单例模式

单例模式

---

定义

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

应用场景

当需要保证类在虚拟机中的对象唯一性
创建多个实例浪费资源
多个实例由于多次调用而出现错误。
一般写工具类，线程池，缓存，数据库等可以使用

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。

设计思想

• 将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化。
• 单例类中持有一个私有本类实例的引用。
• 定义一个公共的方法getInstance()，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过该方法访问。
• 注意：事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效，此问题在此处不做讨论。

实现方式

一、懒汉式单例

public class Singleton {      private Singleton() {}      private static Singleton single = null;    public static Singleton getInstance() {           if (single == null) {                 single = new Singleton();           }            return single;      }  }

　　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 static synchronized Singleton getInstance() {      if (single == null) {            single = new Singleton();      }        return single;  }  

2、双重检查锁定

public class Singleton {      private Singleton() {}      private static volatile Singleton single = null;    public static Singleton getInstance() {      if (singleton == null) {            synchronized (Singleton.class) {               if (singleton == null) {                  singleton = new Singleton();              }            }        }       return singleton;   }

3、静态内部类

public class Singleton {    private Singleton (){}        public static final Singleton getInstance() {           return LazyHolder.INSTANCE;        }    // 静态内部类    private static class LazyHolder {           private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();     }} 

　　和饿汉式类似，两者都是通过类装载机制来保证初始化实例的时候只有一个线程，从而避免线程安全问题。饿汉式的Singleton类被加载，就会实例化Singleton，而静态内部类这种，当Singleton类被加载时，不会立即实例化，调用getInstance方法，才会装载SingletonHolder类，从而完成Singleton的实例化。

二、饿汉式单例

public class Singleton {      private Singleton() {}      private static final Singleton single = new Singleton();    public static Singleton getInstance() {          return single;      }  } 

　　饿汉式在类加载的同时就已经实例化一个静态的对象供系统使用，所以天生是线程安全的。但是若没有使用到该实例，依然会加载，从而造成资源浪费。

三、枚举实现单例模式

public enum SingletonEnum {    INSTANCE;    private Singleton instance;    SingletonEnum() {         instance = new Singleton()    }    public Singleton getInstance() {        return instance;    }}

　　访问方式：SingletonEnum.INSTANCE.method();
　　INSTANCE即为SingletonEnum类型的引用，得到它就可以调用枚举中的方法。既避免了线程安全问题，还能防止反序列化重新创建新的对象，但是失去了类的一些特性，没有延时加载，推荐使用。

四、使用容器实现单例模式

public class SingletonManager {    private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String,Object>();    private Singleton() { }    public static void registerService(String key,Object instance) {        if(!objMap.containsKey(key)) {            objMap.put(key,instance);        }    }    public static Object getService(String key) {        return objMap.get(key);    }}

　　将多种单例类型注入到一个统一的管理类中，在使用时根据key获取对象对应类型的对象。这种方式使得我们可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作，降低了用户的使用成本，也对用 户隐藏了具体实现，降低了耦合度。

优缺点
优点：保持类对象唯一性，对于频繁创建和销毁的对象可以提高性能。
缺点：扩展困难，单例的方法无法生成子类对象，要扩展的话基本要重写这个类。