单例模式

单例模式，顾名思义就是在内存中只有一个类的对象实例，对于要占用重要系统资源的对象，我们常采用单例模式，比如Web中的Servlet，Hibernate中的sessionFectory等都是采用的单例模式。

单例模式有多重实现方式，但这些实现方式中都有一下共同点：

1. 有一个私有的无参构造函数，这可以防止其他类实例化它，而且单例类也不应该被继承，如果单例类允许继承那么每个子类都可以创建实例，这就违背了Singleton模式“唯一实例”的初衷。
2. 单例类被定义为sealed,就像前面提到的该类不应该被继承，所以为了保险起见可以把该类定义成不允许派生，但没有要求一定要这样定义。
3. 一个静态的变量用来保存单实例的引用。
4. 一个公有的静态方法用来获取单实例的引用，如果实例为null即创建一个。

单例模式的几种实现方式：

 

 方式一：饿汉式单例

 

public class Singleton {
	private static Singleton singleton = new Singleton();
	private Singleton(){}
	public static Singleton getInstance(){
		return singleton;
	}
}

这种方式避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，没有达到lazy loading的效果。

 

方式二： 懒汉式单例

 

public class Singleton {  
    private static Singleton singleton;  
    private Singleton(){}  
      
    public static Singleton getInstance(){  
        if(singleton==null){  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        return singleton;  
    }  
}  
<span style="font-size:18px;"></span>

 

这是一种非线程安全的单例模式，可进行如下修改使其线程安全

 

public class Singleton {  
    private static Singleton singleton;  
    private Singleton(){}  
      
    public static synchronized Singleton getInstance(){  
        if(singleton==null){  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        return singleton;  
    }  
}  
<span style="font-size:18px;"><strong></strong></span> 

 

这种写法能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazy loading，但是，遗憾的是，效率很低，99%情况下不需要同步。

 

方法三：静态内部类

public class Singleton {   
    private static class SingletonHolder {   
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();   
    }   
    private Singleton (){}   
    public static final Singleton getInstance() {   
    return SingletonHolder.INSTANCE;   
    }   
}  
<span style="font-size:18px;"><span></span></span>

 

 

    这种方式同样保证初始化instance时只有一个线程，它跟方式一的不同在于：方式一是只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候，这种方式相比方式一就显得很合理。

单例模式的优点

• 在内存中只有一个对象，节省内存空间。
• 避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能。
• 避免对共享资源的多重占用。
• 可以全局访问。

适用场景：由於单例模式的以上优点，所以是编程中用的比较多的一种设计模式。我总结了一下我所知道的适合使用单例模式的场景：

• 需要频繁实例化然后销毁的对象。
• 创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象。
• 有状态的工具类对象。
• 频繁访问数据库或文件的对象。
• 以及其他我没用过的所有要求只有一个对象的场景。

单例模式注意事项：

• 只能使用单例类提供的方法得到单例对象，不要使用反射，否则将会实例化一个新对象。
• 不要做断开单例类对象与类中静态引用的危险操作。
• 多线程使用单例使用共享资源时，注意线程安全问题。

在一个jvm中会出现多个单例吗

        在分布式系统、多个类加载器、以及序列化的的情况下，会产生多个单例，这一点是无庸置疑的。那么在同一个jvm中，会不会产生单例呢？使用单例提供的getInstance()方法只能得到同一个单例，除非是使用反射方式，将会得到新的单例。代码如下

 

Class c = Class.forName(Singleton.class.getName());  
Constructor ct = c.getDeclaredConstructor();  
ct.setAccessible(true);  
Singleton singleton = (Singleton)ct.newInstance(); 

   

 

 这样，每次运行都会产生新的单例对象。所以运用单例模式时，一定注意不要使用反射产生新的单例对象。以上也是反射机制的一个缺点，反射的权限太高了，它甚至可以访问类中的私有方法，这无疑会破坏类的封装性。