设计模式学习笔记(2)单例模式

单例模式的英文原话是：

 Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it.

意思是：确保一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。 单例模式的主要作用就是确保一个类只有一个实例存在。单例模式可以用在建立目录、数据库连接等需要单线程操作的场合，用于实现对系统资源的控制。主要有

饿汉式单例模式;类加载时，就进行对象实例化。

饿汉式单例模式：第一次引用类是，才进行对象实例化。

饿汉式

public class Singleton {
  private static Singleton instance=new Singleton();
  //构造方法私有，保证外界无法直接实例化
  private Singleton(){}
  //通过该方法获得实例对象
  public static Singleton getInsatance(){
return instance;
  }
}

在类被加载时，静态变量instance会被初始化，此时类的私有构造函数会被调用，单例类的唯一实例就被创建出来了。单例类中一个最重要的特点是类的构造函数式私有的，从而避免外界利用构造函数直接创建出任意多的实例，另外，由于构造函数是私有的，因此该类不能被继承。

懒汉式

public class Singleton2 {
private static Singleton2 instance=new Singleton2();
//构造方法私有，保证外界无法实例化
private Singleton2(){}
//方法同步
    synchronized public static Singleton2 getInstance(){
    if(instance==null){
    instance=new Singleton2();
    }
    return instance;
    }
}

懒汉式单例类中对静态方法getInstance()进行同步，以确保多线程环境下只创建一个实例。例如，如果getInstance()未被同步，并且线程A和线程B同时调用此方法。则执行if(instance==null)为真时，那么线程A和线程B都会创建一个对象，在内存中就会出现两个对象，这样就违反了单例模式。使用synchronized关键字进行同步后，则不会出现这种情况。

单例模式的应用

1单例模式的优点

  由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存的开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁，而且创建或是销毁的性能又无法优化时，单例模式的优势就非常明显。

  由于单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置，产生其他依赖对象时，则可以通过在启用时直接产生一个单例实例对象，然后用永久驻留内存方式来解决。

  单例模式可以避免对资源的多重占用，例如，一个写文件动作，由于只有一个实例存在内存中，避免了对同一个资源文件的同时操作。

  单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

单例模式的缺点

  单例模式无法创建子类，扩展困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。

  单例模式对测试不利，在并行开发环境中，如果采用单例模式的类没有完成，是不能进行测试的，单例模式的类通常不会实现接口，这也妨碍了使用mock的方式虚拟一个对象。

  单例模式与单一职责原则有冲突，一个类应该只实现一个逻辑，而不关心它是否是单例的，是不是要用单例模式取决于环境，单例模式把“要单例”和业务逻辑融合在一起。

3单例模式的使用场景

在一个系统中，如果要求一个类有且仅有一个实例，当出现多个实例时就会造成不良反应，则此时可以采用单例模式。可以采用单例模式的场景如下：

 要求生成唯一序列号的环境

 在整个项目中需要一个共享访问点或是共享数据，例如，一个Web页面上的计数器，可以不用把每次刷新都记录在数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并确保是线程安全的

 创建一个对象需要消耗的资源过多，如访问Io和数据库等资源

 需要定义大量的静态变量和静态方法（如工具类）的环境，可以采用单例模式（也可以直接声明为static的方式)

采用单例模式记录访问次数

public class GlobalNum {
    private static GlobalNum instance=new GlobalNum();
    private int num=0;
    public static GlobalNum getInstance(){
   return instance;
   }
     public synchronized int getNum(){
   return ++num;
   }
}

public class SingletonDemo {


//测试单例模式
public static void main(String[] args) {
//创建线程A
NumThread threadA=new NumThread("线程A");
NumThread threadB=new NumThread("线程B");
threadA.start();
threadB.start();

}

}

 public class NumThread extends Thread {
private String threadName;
public NumThread(String name){
this.threadName=name;
}
//重写run方法
public void run(){
GlobalNum gn=GlobalNum.getInstance();
//循环访问
for(int i=0;i<5;i++){
System.out.println(threadName+"第"+gn.getNum()+"次访问");
try {
this.sleep(1000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}