23種java設計模式之單例模式

背景：

• 最近在看java設計模式，看了幾篇關於“單例模式”的文章，決定自己實踐一遍整理一下記錄下來。
  

定義：

• 在它的核心結構中只包含一個被稱爲單例的特殊類。通過單例模式可以保證系統中一個類只有一個實例。
  

特點：

• 單例類只能有一個實例；
  
• 單例類必須自己創建自己的唯一實例；
  
• 單例類必須給其它對象提供這一實例。
  

要點：

1. 私有構造方法；
   
2. 指向自己實例的私有靜態引用；
   
3. 以自己實例爲返回值的靜態的公有方法。
   

優點：

• 只存在一個實例，減少了內存的開支，特別是一個對象需要頻繁創建銷毀時，而且創建銷毀時性能又無法優化，單例模式的優勢就非常明顯；
  
• 由於單例模式只存在一個實例，所以減少了系統的性能開銷，當一個單例對象產生時如果需要比較多的資源時，則可以在應用啟動時 * 直接生產一個單例，然後永駐內存的方式來解決；
  
• 單例模式可以避免對資源的多重佔用，例如一個寫文件的操作，由於只存在一個實例在內存中，避免對同一個資源文件的同時寫操作；
  
• 單例模式可以在系統設置全局的訪問點，優化和共享資源訪問，例如，可以設計一個單列類，負責所有數據表的映射處理。
  

缺點：

• 單例模式一般沒有接口，擴展很困難，若要擴展，除了修改代碼基本上沒有第二種途徑可以實現；
  
• 隱式使用引起類結構不清晰；
  
• 單例對象如果持有Context，那麼很容易引起內存洩漏，此時需要傳給單例對象的Context最好是Application Context。
  

場景：

• 需要頻繁實例化然後銷燬的對象；
  
• 創建對象時耗時過多或者資源過多，但又經常用到的對象；
  
• 資源共享的情況下，避免由於資源操作時導致的性能損耗；
  
• 控制資源的情況下，方便資源之間的互相通信。
  

注意事項：

• 只能使用單例類提供的方法獲得單例對象，不能使用反射，否則會實例化出新對象；
  
• 不要做斷開單例類對象與類中靜態引用的危險操作；
  
• 多線程使用單例共享資源時，注意線程安全問題。
  

代碼示範（單例類SingletonDemo）：

1. 第1種：懶漢式（線程不安全）
   1. 代碼：
      

      	private static SingletonDemo instance;
      
      	private SingletonDemo() {
      
      	}
      
      	public static SingletonDemo getInstance() {
      		if (null == instance) {
      			instance = new SingletonDemo();
      		}
      		return instance;
      	}
      

   2. 優缺點：
      1. 優點：在用戶第一次調用時纔去初始化，節約資源，起到了懶加載的作用。
      2. 缺點：第一次調用時稍慢，因爲要初始化，多線程不能正常工作。
2. 第2種：懶漢（線程安全）
   1. 代碼：

      	private static SingletonDemo instance;
      
      	private SingletonDemo() {
      	}
      
      	public static synchronized SingletonDemo getInstance() {
      		if (null == instance) {
      			instance = new SingletonDemo();
      		}
      		return instance;
      	}
      

   2. 優缺點：
      1. 優點：在多線程中能很好的工作。
      2. 缺點：每次調用getInstance()時都需要進行同步，大部分時候都是用不到同步的，造成了資源的浪費，所以不建議使用。
3. 第3種：餓漢式（天生的線程安全）
   1. 代碼：

      	private static SingletonDemo instance = new SingletonDemo();
      
      	private SingletonDemo() {
      	}
      
      	public static SingletonDemo getInstance() {
      		return instance;
      	}
      

   2. 優缺點：
      1. 優點：餓漢式在創建類的同時就創建了靜態實例供對象系統調用，以後不再發生改變， 所以是線程安全的。
      2. 缺點：
         1. 類加載時就完成了初始化，沒有達到懶加載的效果；
         2. 在類加載時就初始化了實例，如果想在創建實例前調用某個方法給它傳遞一個參數就變不到了。
            
4. 第4種：DCL(雙重檢查模式)
   1. 代碼：

      	private volatile static SingletonDemo instance;
      
      	private SingletonDemo() {
      	}
      
      	public static SingletonDemo getInstance() {
      		if (null == instance) {
      			synchronized (SingletonDemo.class) {
      			}
      			if (null == instance) {
      				instance = new SingletonDemo();
      			}
      		}
      		return instance;
      	}    

   2. 實現原理：

• 在getInstance()時對instance時進行了2次判空，第一次是爲了不必要的同步，第二次是爲了instance爲null * 才創建實例。

1. 優缺點：
   1. 優點：DCL的優點是資源利用率高，第一次執行getInstance()時實例對象才被實例化，效率高。
   2. 缺點：第一次加載時反應稍慢一點，而且有失效的可能。

第5種：靜態內部類

1. 代碼：

   	private static class SingletonHolder {
   		private static final SingletonDemo INSTANCE = new SingletonDemo();
   	}
   
   	private SingletonDemo() {
   	}
   
   	public static final SingletonDemo getInstance() {
   		return SingletonHolder.INSTANCE;
   	}
   

2. 實現原理：

• 第一次加載Singleton類時並不會初始化instance，只有第一次調用getInstance()方法時 * 虛擬機加載SingleHolder並初始化instance，這樣不僅能確保線程安全，也能保證實例的唯一性，很合理的單例模式。

第6種：枚舉類SingletonEnum

1. 代碼：

   	INSTANCE;
   	public void whateverMethon() {
   		
   	}
   

2. 優缺點：
   1. 優點：避免了線程安全，防止反序列化重新創建新的對象。
   2. 缺點：失去了類的一些特性，沒有延時加載。

第7種：註冊登記式

1. 這個沒看明白，不知道是我閱讀的資料有問題還是自己理解力差。希望看到的小夥伴能給我講一下，最好有可運行的代碼示例。感激涕零！！！

總結：

• 以上是閱讀了幾篇文章之後自己嘗試寫了幾個小例子，畢竟“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”嘛。

參閱資料，非常感激：

1. https://blog.csdn.net/itachi85/article/details/50510124
   
2. https://blog.csdn.net/coder_pig/article/details/54411894
   
3. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njc5NjM1NQ==&mid=2247483786&idx=1&sn=072991244ec2f259c7049bc80317a728&scene=21#wechat_redirect