设计模式与实践：创建型模式（单例模式）

创建型模式

• 单例模式
• 工厂模式
• 建造者模式
• 原型模式
• 对象池模式

单例模式

单例模式（Singleton pattern）是最常用的设计模式，它具有易于理解、使用简便等特点。有时候单例模式会过度使用或者在不合适的场景下使用，这样造成弊大于利的后果。

单例模式，顾名思义，用来保证一个对象只能创建一个实例，此外，它还提供了对实例的全局访问方法。

单例模式的实现很简单，只需要由单个类组成。为确保单利实例的唯一性，所有的单利构造器都需要被声明为私有的（private），再通过声明静态（static）方法实现全局访问获得该单例实例。

public class Singleton
{
	private static Singleton instance;
	private Singleton()
	{
		//TODO
	}
	public static Singleton getInstance()
	{
		if(null == instance){
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}

	public vid doSomething()
	{
		//TODO
	}
}

当我们在代码中使用该单例对象的时候，调用方式如下：

Singleton.getInstance().doSomething();

1. 同步锁单例模式

单例模式的实现很简单且高效，但是在多线程中的应用却不能这样随意，如果实例为空，那么就会有出现两个或者多个线程同时调用getInstance()的情况。这就会出现实例化多个对象的情况出现。

解决办法很简单，我们只需要创建一个代码块来检查实例是否空线程安全。

• 向getInstance方法的声明中添加synchronized关键字来保证其线程安全：

public static synchronized Singleton getInstance(){
	//TODO
}

• 用synchronized代码块包装 if( instance == null ) 条件。在这一环境中使用synchronized代码块时，需要制定一个对象来提供锁，Singleton.class对象就起这种作用。

synchronized (Singleton.class){
	if(instance == null){
		instance = new Singleton();
	}
}

2. 拥有双重校验锁机制的同步锁单例模式

上一个实现方式可以保证线程安全，但同时带来了延迟。用来检查实例是否被创建的代码块是线程同步的，也就是这个代码块同一时刻只能被一个线程执行，但是同步锁（locking）只有在实例没有被创建的情况下才起作用，如果单例实例已经被创建了，那么任何线程都希望能够用非同步的方式获取当前的实例。

只有在单例模式为实例化的情况下，才能在synchronized代码块前添加附加条件移动线程安全锁：

if(instance == null){
	synchronized(Singleton.class){
		if(instance == null){
			instance = new Singleton();
		}
	}
}

这是个很聪明的校验方式，注意到instance==null条件被检查了两次，因为我们需要保证synchronized代码块中也要进行一次检查

3. 无锁的线程安全单例模式

如何不通过锁来使得单例模式线程安全呢？

Java中单例模式的最佳实践中，类只会加载一次，通过声明时直接实例化静态成员的方式来保证一个类只有一个实例。这种实现方式避免了使用同步锁和判断实力是否被创建的额外检查：

public class LockFreeSingleton{
	private static final LockFreeSingleton instance = new LockFreeSingleton();
	private LockFreeSingleton(){
		//TODO
	}

	//这里的synchronized的意义在哪里呢？《设计模式与实践》书中有synchronized，但是笔者暂时没读懂这个synchronized的意义
	public static synchronized LockFreeSingleton getInstance(){
		return instance;
	}
	public void doSomething(){
		//TODO
	}
}

4. 提前加载和延迟加载

上述方法，在早期版本的Java中被认为是提前加载单例模式，但是在新版本的Java中，类只有在使用的时候才会被加载，所以它算是一种延迟加载模式。此外，类加载的时机主要取决于JVM的实现机制，因而版本之间会有不同。所以进行设计的时候，要避免与JVM的实现机制进行绑定。

如果确实需要提前实例化，可以在程序的开始通过调用getInstance方法强制执行。

Singleton.getInstance();

参考（学习笔记来自于）：
《Java设计模式与实践》