三、单例模式--小伟带你学设计模式

一、单例（单件）模式定义：

通俗的解释：独一无二的对象。

术语：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

二、三大要素：

1、某个类只能有一个实例

2、他必须自行创建这个实例

3、他必须自行向整个系统提供这个实例。

三、应用场景：

1、比方说：线程池、缓存、对话框、处理偏好设置和注册表的对象、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，这类对象只能有一个实例，若制造出多个实例，就会导致许多问题产生，如资源使用过量或者是不一致的结果等等。

2、资源共享的情况下，避免由于资源操作时导致的性能或损耗等，如上述中的日志对象。

3、控制资源的情况下，方便资源之间的互相通信。如上初中的线程池。

四、优缺点：

优点：

1、实例控制：单例模式会阻止其他对象实例化其自己的单例对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。

2、灵活性：因为类控制了实例化过程，所以类可以灵活更改实例化过程。

缺点：

1、开销：虽然数量很少，但是如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例，将仍然需要一些开销，可以通过使用静态初始化解决此问题。

2、可能的开发混淆：使用单例对象（尤其在类库中定义的对象）时，开发人员必须记住自己不能使用new关键字实例化对象，因为可能无法访问库源代码，因为应用程序开发人员可能会意外发现自己无法直接实例化此类。

五、单例模式分为三种：

1、饿汉式单例：类一旦加载，就会实例化这个唯一的对象，不管之后用不用此对象，他都会实例化出来，会占一定的内存，并且是线程安全的，可以直接应用到多线程场景。

2、懒汉式单例：类加载期间不会实例化任何实例，而是当调用内部的getInstance()静态方法时，才会进行实例化操作，好比延迟加载，如果要做的工作比较多的话，性能上会有些延迟，并且是线程不安全的。

3、登记式单例（用的较少，所以不做讲解，想学习的话请自行Google）

六、具体的Demo：

饿汉式：

package singleton;/** *  * 描述：饿汉式单例类 * @author chentongwei * @date 2016年5月24日下午6:48:40 * @version 1.0 */public class Singleton {//在静态初始化器中创建单例，这样保证了线程安全private static final Singleton singleton = new Singleton();//私有构造器，防止被滥实例化private Singleton() {}//获取创建好的实例public static Singleton getInstance() {return singleton;}}

懒汉式：

package singleton;/** *  * 描述：懒汉式单例类 * @author chentongwei * @date 2016年5月24日下午6:52:47 * @version 1.0 */public class Singleton {//利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例private static Singleton singleton = null;//防止被滥实例化private Singleton() {}//创建并获取单例类，带有懒加载的效果public static Singleton getInstance() {if(null == singleton) {singleton = new Singleton();}return singleton;}}

不难发现，懒汉式存在多线程安全问题，我有三种方法可以解决：

1、直接同步法

package singleton;/** *  * 描述：第一种解决线程安全的问题的懒汉式单例 * @author chentongwei * @date 2016年5月24日下午6:57:39 * @version 1.0 */public class Singleton {//利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例private static Singleton singleton = null;//防止被滥实例化private Singleton() {}//创建并获取单例类，带有懒加载的效果，线程安全的public static synchronized Singleton getInstance() {if(null == singleton) {singleton = new Singleton();}return singleton;}}

通过增加synchronized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，这样严重影响了性能。（不推荐）
2、双重检查加锁

package singleton;/** *  * 描述：第二种解决线程安全的问题的懒汉式单例 * @author chentongwei * @date 2016年5月24日下午6:57:39 * @version 1.0 */public class Singleton {//利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例private volatile static Singleton singleton = null;//防止被滥实例化private Singleton() {}//创建并获取单例类，带有懒加载的效果，线程安全的public static Singleton getInstance() {if(null == singleton) {synchronized (Singleton.class) {if(null == singleton) {singleton = new Singleton();}}}return singleton;}}

volatile：确保当singleton变量被初始化成Singleton实例时，多个线程正确的处理singleton变量
这种方式彻底解决了方式1的那种耗效率问题，只有第一次才彻底执行同步的代码。（推荐）

3、静态内部类方式

package singleton;/** *  * 描述：第三种解决线程安全的问题的懒汉式单例，采取静态内部类 * @author chentongwei * @date 2016年5月24日下午7:12:22 * @version 1.0 */public class Singleton {//声明一个私有的静态内部类，由于静态内部类只会被加载一次，所以该方式是线程安全的。private static class InnerSingleton {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}//防止被滥实例化private Singleton() {}//创建并获取单例类，带有懒加载的效果，线程安全的public static final Singleton getInstance() {return InnerSingleton.INSTANCE;}}

利用静态内部类的机制来初始化实例，静态内部类只有当被调用的时候才开始首次被加载，所以与饿汉式是不同的，一定要注意区别！（推荐）

七、要点总结：

1、单例模式确保程序中一个类最多只有一个实例。

2、单例模式需提供访问这个实例的全局点。

3、在Java中实现单例模式，需要有私有的构造器、一个静态方法和一个静态变量。

4、确定在性能和资源上的限制，然后小心的选择适当的方案来实现单例，已解决多线程的问题（我们必须认定所有的程序都是多线程的）。

5、如果不是采用java1.5以及以上版本的话，双重检查加锁实现会失效。

6、如果使用多个类加载器，可能导致单例失效而产生多个实例。

7、如果使用JVM1.2或之前的版本，你必须建立单例注册表，以免垃圾收集器将单例回收。