Java设计模式之单例模式

单例模式

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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。

Singleton:负责创建Singleton类自己的唯一实例，并提供一个getInstance的方法，让外部来访问这个类的唯一实例。

• 饿汉式：
  
private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();

• 懒汉式
  
private static Singleton uniqueInstance = null;


功能

单例模式是用来保证这个类在运行期间只会被创建一个类实例，另外，单例模式还提供了一个全局唯一访问这个类实例的访问点，就是getInstance方法。

范围

Java里面实现的单例是一个虚拟机的范围。因为装载类的功能是虚拟机的，所以一个虚拟机在通过自己的ClassLoader装载饿汉式实现单例类的时候就会创建一个类的实例。

懒汉式单例有延迟加载和缓存的思想

优缺点

• 懒汉式是典型的时间换空间
• 饿汉式是典型的空间换时间

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• 不加同步的懒汉式是线程不安全的。比如，有两个线程，一个是线程A，一个是线程B，它们同时调用getInstance方法，就可能导致并发问题。

• 饿汉式是线程安全的，因为虚拟机保证只会装载一次，在装载类的时候是不会发生并发的。

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如何实现懒汉式的线程安全？

加上synchronized即可

public static synchronized Singleton getInstance(){}

但这样会降低整个访问的速度，而且每次都要判断。可以用双重检查加锁。

双重加锁机制，指的是：并不是每次进入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，进入方法过后，先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块，这是第一重检查。进入同步块后，再次检查实例是否存在，如果不存在，就在同步的情况下创建一个实例。这是第二重检查。

双重加锁机制的实现会使用一个关键字volatile，它的意思是：被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，所有对该变量的读写都是直接操作共享内存，从而确保多个线程能正确的处理该变量。

/** * 双重检查加锁的单例模式 * @author dream * */public class Singleton {    /**     * 对保存实例的变量添加volitile的修饰     */    private volatile static Singleton instance = null;    private Singleton(){    }    public static Singleton getInstance(){        //先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块        if(instance == null){            //同步块，线程安全的创建实例            synchronized (Singleton.class) {                //再次检查实例是否存在，如果不存在才真正的创建实例                instance = new Singleton();            }        }        return instance;    }}

一种更好的单例实现方式

public class Singleton {    /**     * 类级的内部类，也就是静态类的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例     * 没有绑定关系，而且只有被调用时才会装载，从而实现了延迟加载     * @author dream     *     */    private static class SingletonHolder{        /**         * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全         */        private static final Singleton instance = new Singleton();    }    /**     * 私有化构造方法     */    private Singleton(){    }    public static Singleton getInstance(){        return SingletonHolder.instance;    }}

根据《高效Java第二版》中的说法，单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。

package example6;/** * 使用枚举来实现单例模式的示例 * @author dream * */public class Singleton {    /**     * 定义一个枚举的元素，它就代表了Singleton的一个实例     */    uniqueInstance;    /**     * 示意方法，单例可以有自己的操作     */    public void singletonOperation(){        //功能树立    }}

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本质

控制实例数量

何时选用单例模式

当需要控制一个类的实例只能有一个，而且客户只能从一个全局访问点访问它时，可以选用单例模式，这些功能恰好是单例模式要解决的问题。