设计模式系列单例模式的详细解读

简单点说&＃xff0c;就是一个应用程序中&＃xff0c;某个类的实例对象只有一个&＃xff0c;你没有办法去new&＃xff0c;因为构造器是被private修饰的&＃xff0c;一般通过getInstance()的方法来获取它们的实例。

getInstance()的返回值是一个对象的引用&＃xff0c;并不是一个新的实例&＃xff0c;所以不要错误的理解成多个对象。单例模式实现起来也很容易&＃xff0c;直接看demo吧

1.1 饿汉式&＃xff08;静态代码块&＃xff09;

public class Singleton {
private static Singleton singleton;
//构造器私有化&＃xff0c;外部不能new
private Singleton() {
}
//静态代码块&＃xff0c;只执行一次
static{
instance&＃61;new Singleton;
}
//返回静态代码块创建的实例
public static Singleton getInstance() {return instance;
}
}


评价&＃xff1a;能用&＃xff0c;但是耗费内存

## 1.2 饿汉式&＃xff08;静态常量&＃xff09;
public class Singleton { private static Singleton instance &＃61; new Singleton(); private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { return instance; }
}


评价&＃xff1a;能用&＃xff0c;但是耗费内存&＃xff0c;第三推荐度

2.懒汉式&＃xff08;线程安全&＃xff09;

public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance &＃61;&＃61; null) { instance &＃61; new Singleton(); } return instance; }
}


评价&＃xff1a;当使用时才会创建&＃xff0c;并且只会创建一次&＃xff1b;线程安全&＃xff0c;但是效率太低了&＃xff0c;最好别用

3.静态内部类


&＃96;&＃96;&＃96;bash
public class Singleton { private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE &＃61; new Singleton(); } private Singleton (){} public static final Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; }
}
&＃96;&＃96;


&＃96;

评价&＃xff1a;这种方式使用了类装载的机制&＃xff0c;保证了初始化实例时只有一个线程&＃xff0c;在外部类被装载时&＃xff0c;静态内部类并不会被装载&＃xff0c;实现了懒加载。同时类的静态变量只会在第一次加载时初始化&＃xff0c;所以在这里JVM帮我们保证了线程的安全性&＃xff0c;在类初始化时&＃xff0c;别的线程是无法进入的。
所以&＃xff0c;第一推荐度&＃xff0c;推荐使用

4.双重检查

public class Singleton { private volatile static Singleton singleton; private Singleton (){} public static Singleton getSingleton() { if (singleton &＃61;&＃61; null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton &＃61;&＃61; null) { singleton &＃61; new Singleton(); } } } return singleton; }
}


评价&＃xff1a;既实现了线程安全&＃xff0c;有实现了懒加载&＃xff08;lazy loading&＃xff09;&＃xff0c;由于java内存模型一些原因偶尔失败&＃xff0c;在实际开发中&＃xff0c;也还可以&＃xff0c;第四推荐度&＃xff0c;推荐使用

5.枚举

public enum Singleton { INSTANCE; public void whateverMethod() { }
}
下面是测试一下枚举如何调用public static void main(String args[]){
Singleton instance&＃61;Singleton.INSTANCE;
}


评价&＃xff1a;这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式&＃xff0c;它不仅能避免多线程同步问题&＃xff0c;而且还能防止反序列化重新创建新的对象&＃xff0c;很强&＃xff0c;也简单至极&＃xff08;但是jdk1.5 才有的枚举&＃xff0c;部分人有些生疏&＃xff09;&＃xff0c;第二推荐度&＃xff0c;所以推荐使用

单例模式的使用场景&＃xff1a;
①在JDK中&＃xff0c;java.lang.RunTime源码就是使用了饿汉式的单例模式
②需要频繁实例化然后销毁的对象。
③创建对象时耗时过多或者耗资源过多&＃xff0c;但又经常用到的对象
④有状态的工具类对象
⑤频繁访问数据库或文件的对象

1 .外部资源&＃xff1a;每台计算机有若干个打印机&＃xff0c;但只能有一个PrinterSpooler&＃xff0c;以避免两个打印作业同时输出到打印机。内部资源&＃xff1a;大多数软件都有一个&＃xff08;或多个&＃xff09;属性文件存放系统配置&＃xff0c;这样的系统应该有一个对象管理这些属性文件
2. Windows的Task Manager&＃xff08;任务管理器&＃xff09;就是很典型的单例模式&＃xff08;这个很熟悉吧&＃xff09;&＃xff0c;想想看&＃xff0c;是不是呢&＃xff0c;你能打开两个windows task manager吗&＃xff1f; 不信你自己试试看哦~
3. windows的Recycle Bin&＃xff08;回收站&＃xff09;也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中&＃xff0c;回收站一直维护着仅有的一个实例。
4. 网站的计数器&＃xff0c;一般也是采用单例模式实现&＃xff0c;否则难以同步。
5. 应用程序的日志应用&＃xff0c;一般都何用单例模式实现&＃xff0c;这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态&＃xff0c;因为只能有一个实例去操作&＃xff0c;否则内容不好追加。
6. Web应用的配置对象的读取&＃xff0c;一般也应用单例模式&＃xff0c;这个是由于配置文件是共享的资源。
7. 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式&＃xff0c;因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池&＃xff0c;主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗&＃xff0c;这种效率上的损耗还是非常昂贵的&＃xff0c;因为何用单例模式来维护&＃xff0c;就可以大大降低这种损耗。
8. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式&＃xff0c;这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
9. 操作系统的文件系统&＃xff0c;也是大的单例模式实现的具体例子&＃xff0c;一个操作系统只能有一个文件系统。


单例模式的优点&＃xff1a;
1.在单例模式中&＃xff0c;活动的单例只有一个实例&＃xff0c;对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化&＃xff0c;确保所有的对象都访问一个实例
2.单例模式具有一定的伸缩性&＃xff0c;类自己来控制实例化进程&＃xff0c;类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3.提供了对唯一实例的受控访问。
4.由于在系统内存中只存在一个对象&＃xff0c;因此可以 节约系统资源&＃xff0c;当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5.允许可变数目的实例。
6.避免对共享资源的多重占用。
单例模式的缺点&＃xff1a;
1.不适用于变化的对象&＃xff0c;如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化&＃xff0c;单例就会引起数据的错误&＃xff0c;不能保存彼此的状态。
2.由于单利模式中没有抽象层&＃xff0c;因此单例类的扩展有很大的困难。
3.单例类的职责过重&＃xff0c;在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4.滥用单例将带来一些负面问题&＃xff0c;如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类&＃xff0c;可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出&＃xff1b;如果实例化的对象长时间不被利用&＃xff0c;系统会认为是垃圾而被回收&＃xff0c;这将导致对象状态的丢失。