设计模式之单例模式

单例模式

单例模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

单例模式用来创建独一无二的，只能有一个实例的对象的入场券。

问：这样做有什么好处呢？

答：有一些对象其实我们只需要一个，比方说：线程池（threadpool）、缓存（cache）、对话框、处理偏好设置和注册表（registry）的对象、日志对象，充当打印机、显卡等设备的驱动程序对象。事实上，这类对象只能有一个实例，如果制造出多个实例，就会导致许多问题产生，例如：程序的行为异常、资源使用过量，或者是不一致的结果。

经典的单例模式实现：

package com.my.singleton;public class Singleton {    //利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例。    private static Singleton uniqueInstance;    //把构造器声明为私有的，只有从Singleton类内才可以调用构造器。    private Singleton(){}    public static Singleton getInstance(){//用getInstance（）方法实例化对象，                                            // 并返回这个实例。        if(uniqueInstance==null){            //如果这个类不存在，我们就用私有的构造器产生一个Singleton实例并            // 把它赋值给uniqueInstance            uniqueInstance = new Singleton();        }            return uniqueInstance;    }}

单例模式类图：

现在我们的单例代码还有一个地方没有考虑到，那就是对于多线程的处理。多个线程执行时就无法保证对象的唯一性，如果同一时间有多个线程进入if语句当中，就有可能产生多个对象。这个时候我们只需要把getInstance()方法变成同步（synchronized）方法，多线程就可以轻易的解决了。

package com.my.singleton;public class Singleton {    private static Singleton uniqueInstance;    private Singleton(){}    //通过增加synchroinzed关键字到getInstance()方法中，我们迫使每个线程在进入这个方法之前，要先等候别的线程离开该方法。

   //也就是说，不会有两个线程可以同时进入这个方法。    public static synchronized Singleton getInstance(){        if(uniqueInstance==null){            uniqueInstance = new Singleton();        }            return uniqueInstance;    }}

现在同步的问题解决了，但同时又会产生另一个问题：同步会导致性能降低。只有第一次执行此方法时，才真正需要同步。换句话说，一旦设置好uniqueInstance变量，就不再需要同步这个方法了。之后每次调用这个方法，同步是一种累赘。

解决办法：

1.使用“急切”的方式来创建实例，而不用延迟实例化的做法

package com.my.singleton;public class Singleton {    //在静态初始化器（static initializen）中创建单例。这段代码保证了线程的安全。    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();    private Singleton(){}    public static synchronized Singleton getInstance(){            return uniqueInstance;    }}

我们依赖JVM在加载这个类时马上创建此唯一的单例。JVM保证在任何线程访问uniqueInstance静态变量之前，一定先创建此实例。

2.用“双重检查加锁”,在getInstance（）中减少使用同步

package com.my.singleton;public class Singleton {    //volatile关键词确保：当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时，多个线程可以    //正确的处理uniqueInstance变量。    private volatile static Singleton uniqueInstance;    private Singleton(){}    public static synchronized Singleton getInstance(){        if(uniqueInstance==null){//检查实例，如果不存在就进入同步区块            //注意只有第一次才彻底执行这里的代码。            synchronized(Singleton.class){                if(uniqueInstance==null){                    //进入区块再检查一次。如果仍是null，才创建实例。                    uniqueInstance = new Singleton();                }            }        }            return uniqueInstance;    }}

这样就解决了同步导致性能降低的问题。

最后有一点需要注意：双重加锁不适用于1.4及更早版本的java。