单例模式
介绍
单例模式是一种创建型设计模式， 让你能够保证一个类只有一个实例， 并提供一个访问该实例的全局节点。
重点：
- 单例类只能有一个实例。
- 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
- 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
分类
- 饿汉式
- 懒汉式
- 双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）
- 静态内部类
- 枚举
应用场景
- 要求生产唯一序列号。
- WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
- 创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。
实现
我们将创建一个 SingleObject 类。SingleObject 类有它的私有构造函数和本身的一个静态实例。
SingleObject 类提供了一个静态方法，供外界获取它的静态实例。SingletonPatternDemo 类使用 SingleObject 类来获取 SingleObject 对象。
创建一个 Singleton 类。
public class SingleObject {
//创建 SingleObject 的一个对象
private static SingleObject instance = new SingleObject();
//让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
private SingleObject(){}
//获取唯一可用的对象
public static SingleObject getInstance(){
return instance;
}
public void showMessage(){
System.out.println("Hello World!");
}
}从 singleton 类获取唯一的对象。
public class SingletonPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
//不合法的构造函数
//编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的
//SingleObject object = new SingleObject();
//获取唯一可用的对象
SingleObject object = SingleObject.getInstance();
//显示消息
object.showMessage();
}
}所以，单例模式的实现方式很简单：
- 只有
private构造方法，确保外部无法实例化； - 通过
private static变量持有唯一实例，保证全局唯一性； - 通过
public static方法返回此唯一实例，使外部调用方能获取到实例。
饿汉式
饿汉式在类加载的时候就进行了实例化，是最简单的模式，存在浪费资源占用空间的问题。
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
懒汉式
懒汉式在需要用到该实例的时候再去生成，节省资源，但是需要考虑到多线程的时候的问题，需要加锁 synchronized，这样又会引起线程阻塞，影响性能。
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
双检锁/双重校验锁
双检锁模式实际上也是懒汉式的另外一种实现，为了在多线程环境下，不影响程序的性能，不让线程每次调用getInstanceC()方法时都加锁，而只是在实例未被创建时再加锁，在加锁处理里面还需要判断一次实例是否已存在。
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
// 先判断实例是否存在，若不存在再对类对象进行加锁处理
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
静态内部类
这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单，同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程。
加载一个类时，其内部类不会同时被加载。一个类被加载，当且仅当其某个静态成员（静态域、构造器、静态方法等）被调用时发生。由于静态内部类的特性，只有在其被第一次引用的时候才会被加载，所以可以保证其线程安全性。
public class Singleton {
// 一个私有的静态内部类，用于初始化一个静态final实例
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
枚举
创建枚举默认就是线程安全的，所以不需要担心双重检查，使用枚举实现单例还避免了其他实现单例的一个潜在问题：即序列化和反序列化会绕过普通类的private构造方法从而创建出多个实例，而枚举类就没有这个问题。
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}调用时使用：
Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
singleton.whateverMethod();