设计模式5—单件模式

有些对象只需要一个，创建独一无二的实例，比如说：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的对象。事实上，这些类对象只能由一个实例，如果制造出多个实例，就会导致很多问题产生，例如：程序的行为异常、资源使用过量，或者是结果不一致。

单件模式：单件模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance;

private Singleton() {}

public static Singleton getInstance() {
if(uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}

理解：

1）我们把某个类设计成自己管理的一个单独实例，同时也避免其他类再自行产生实例。要想取得单件实例，通过单件类是唯一的途径

2）我们也提供对这个实例的全局访问点：当你需要实例时，向类查询，他会返回某个单个实例。利用延迟实例化的方式创建单件，这种做法对资源敏感的对象特别重要

看看类图：

getInstance()方法是静态的，这意味着它是一个类方法，所以可以在代码的任何地方使用Singleton.getInstance()访问它。这和访问全局变量一样简单，只是多了一个优点：单件可以延迟实例化。

加入多线程：

假设这里有两个线程要执行这段代码，这两个线程创建单例对象时，检查getInstance()方法内的操作次序和uniqueInstance的值，会出现实例化两个对象。

处理多线程：

方法一：把getInstance()变为同步（Synchronized）方法

public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance;

private Singleton() {}

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

方法二：使用“急切”创建实例，而不用延迟实例化的做法

public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();

private Singleton() {}

public static Singleton getInstance() {
return uniqueInstance;
}
}

方法三：使用“双重检查加锁”，在getInstance()中减少使用同步

public class Singleton {
private volatile static Singleton uniqueInstance;

private Singleton() {}

public static Singleton getInstance() {
if(uniqueInstance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if(uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
}
}
return uniqueInstance;
}
}

使用synchronized同步方法对系统性能有一定影响，所以在多线程同步getInstance方法时，将会产生很大的影响。

对比处理多线程的三种方式：

1）同步getInstance()方法：这是保证可行的最直接做法，对于没有性能的考虑，可以使用该方法

2）急切实例化：我们一定会创建该对象的实例，在编译时静态初始化实例

3）双重加锁机制：综合性能上的考虑，检查实例，不存在就进入同步区块，进入同步区块再检查一次，如果是null，才创建实例。保证JDK1.5上版本

volatile关键字确保：当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时，多个线程正确地处理uniqueInstance变量。