23種設計模式之單例模式-Java語言-(一)

設計模式的分類

創建型模式：單例模式，抽象工廠模式，原型模式，建造者模式，工廠模式
結構型模式：適配器模式，橋接模式，裝飾模式，組合模式，外觀模式，享元模式，代理模式
行爲模式：模板方法模式，命令模式，訪問者模式，迭代器模式，觀察者模式，中介模式，備忘錄模式，解釋器模式，狀態模式，策略模式，職責鏈模式

單例設計模式介紹

核心：構造器私有化
所謂類的單例設計模式，就是採取一定的方法保證在整個的軟件系統中，對某個類只能存在一個對象實例，並且該類只提供一個取得其對象實例的方法(靜態方法)。

單例設計模式的八種方式

餓漢式單例（靜態常量）
餓漢式（靜態代碼塊）
懶漢式（線程不安全）
懶漢式（線程安全，同步方法）
懶漢式（線程安全，同步代碼塊）
雙重檢查（DCL）
靜態內部類
枚舉
注意：上面所說單例：除了枚舉採用的創建單例的方法，其他創建的方法都可以通過反射的方法來破壞單例

1.餓漢式單例

構造器私有化
類的內部創建對象
向外暴露一個靜態的公共方法。getInstance
代碼如下：

靜態變量（可以使用，但不推薦）

public class SingletonTest01 {

	public static void main(String[] args) {
		//測試
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); // true
		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
	}
}
//餓漢式(靜態變量)
class Singleton {
	//1. 構造器私有化, 外部能new
	private Singleton() {	
	}
	
	//2.本類內部創建對象實例
	private final static Singleton instance = new Singleton();
	
	//3. 提供一個公有的靜態方法，返回實例對象
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}	
}

靜態代碼塊（可以使用，但不推薦）

class Singleton {
	
	//1. 構造器私有化, 外部能new
	private Singleton() {
		
	}
	

	//2.本類內部創建對象實例
	private  static Singleton instance;
	
	static { // 在靜態代碼塊中，創建單例對象
		instance = new Singleton();
	}
	
	//3. 提供一個公有的靜態方法，返回實例對象
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
	
}

總結：

優點：這種寫法比較簡單，就是在類裝載的時候就完成實例化。避免了線程同步問題。
缺點：在類裝載的時候就完成實例化，沒有達到LazyLoading的效果。如果從始至終從未使用過這個實例，則會造成內存的浪費
這種方式基於classloder機制避免了多線程的同步問題，不過，instance在類裝載時就實例化，在單例模式中大多數都是調用getInstance方法，但是導致類裝載的原因有很多種，因此不能確定有其他的方式（或者其他的靜態方法）導致類裝載，這時候初始化instance就沒有達到lazyloading的效果
結論：這種單例模式可用，可能造成內存浪費
靜態代碼塊:它只是將實例化的過程放在了靜態代碼塊中，其它的都與靜態常量的方法類似

懶漢式單例（不要使用）

代碼：

package com.atguigu.singleton.type3;
public class SingletonTest03 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("懶漢式1 ， 線程不安全~");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); // true
		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
	}

}

class Singleton {
	private static Singleton instance;
	private Singleton() {}
	//提供一個靜態的公有方法，當使用到該方法時，纔去創建 instance
	//即懶漢式
	public static Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

總結：

起到了LazyLoading的效果（餓漢式單例沒有起到懶加載的效果），但是隻能在單線程下使用。
如果在多線程下，一個線程進入了if(singleton==null)判斷語句塊，還未來得及往下執行，另一個線程也通過了這個判斷語句，這時便會產生多個實例。所以在多線程環境下不可使用這種方式
結論：在實際開發中，不要使用這種方式.

懶漢式（線程安全，同步代碼塊）可以使用，但不推薦

package com.atguigu.singleton.type4;
public class SingletonTest04 {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("懶漢式2 ， 線程安全~");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); // true
		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
	}
}
// 懶漢式(線程安全，同步方法)
class Singleton {
	private static Singleton instance;
	private Singleton() {}
	//提供一個靜態的公有方法，加入同步處理的代碼，解決線程安全問題
	//即懶漢式
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

總結：

解決了線程安全問題
效率太低了，每個線程在想獲得類的實例時候，執行getInstance()方法都要進行同步。而其實這個方法只執行一次實例化代碼就夠了，後面的想獲得該類實例，直接return就行了。方法進行同步效率太低
結論：在實際開發中，不推薦使用這種方式

雙重檢查（DCL）推薦使用

package com.atguigu.singleton.type6;
public class SingletonTest06 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("雙重檢查");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); // true
		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());	
	}
}
// 懶漢式(線程安全，同步方法)
class Singleton {
	private static volatile Singleton instance;
	private Singleton() {}
	//提供一個靜態的公有方法，加入雙重檢查代碼，解決線程安全問題, 同時解決懶加載問題
	//同時保證了效率, 推薦使用
	public static Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			synchronized (Singleton.class) {
				if(instance == null) {
					instance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return instance;
	}
}

注意：使用了volatile關鍵字和synchronized關鍵字
總結：

Double-Check概念是多線程開發中常使用到的，如代碼中所示，我們進行了兩次if(singleton==null)檢查，這樣就可以保證線程安全了。
這樣，實例化代碼只用執行一次，後面再次訪問時，判斷if(singleton==null)，直接return實例化對象，也避免的反覆進行方法同步.
線程安全；延遲加載；效率較高
結論：在實際開發中，推薦使用這種單例設計模式

靜態內部類推薦使用

package com.atguigu.singleton.type7;
public class SingletonTest07 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("使用靜態內部類完成單例模式");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); // true
		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());	
	}
}
// 靜態內部類完成， 推薦使用
class Singleton {
	private static volatile Singleton instance;
	//構造器私有化
	private Singleton() {}
	//寫一個靜態內部類,該類中有一個靜態屬性 Singleton
	private static class SingletonInstance {
		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
	}
	//提供一個靜態的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		
		return SingletonInstance.INSTANCE;
	}
}

總結：

這種方式採用了類裝載的機制來保證初始化實例時只有一個線程。
靜態內部類方式在Singleton類被裝載時並不會立即實例化，而是在需要實例化時，調用getInstance方法，纔會裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的實例化。
類的靜態屬性只會在第一次加載類的時候初始化，所以在這裏，JVM幫助我們保證了線程的安全性，在類進行初始化時，別的線程是無法進入的。
優點：避免了線程不安全，利用靜態內部類特點實現延遲加載，效率高
結論：推薦使用.

枚舉推薦使用

package com.atguigu.singleton.type8;
public class SingletonTest08 {
	public static void main(String[] args) {
		Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
		Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
		System.out.println(instance == instance2);
		System.out.println(instance.hashCode());
		System.out.println(instance2.hashCode());
		instance.sayOK();
	}
}
//使用枚舉，可以實現單例, 推薦
enum Singleton {
	INSTANCE; //屬性
	public void sayOK() {
		System.out.println("ok~");
	}
}

總結：

這藉助JDK1.5中添加的枚舉來實現單例模式。不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創建新的對象。
這種方式是EffectiveJava作者JoshBloch提倡的方式
結論：推薦使用

單例模式注意事項和細節說明

單例模式保證了系統內存中該類只存在一個對象，節省了系統資源，對於一些需要頻繁創建銷燬的對象，使用單例模式可以提高系統性能
當想實例化一個單例類的時候，必須要記住使用相應的獲取對象的方法，而不是使用new
單例模式使用的場景：需要頻繁的進行創建和銷燬的對象、創建對象時耗時過多或耗費資源過多(即：重量級對象)，但又經常用到的對象、工具類對象、頻繁訪問數據庫或文件的對象(比如數據源、session工廠等)

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靜態變量（可以使用，但不推薦）

靜態代碼塊（可以使用，但不推薦）

懶漢式單例（不要使用）

懶漢式（線程安全，同步代碼塊）可以使用，但不推薦

雙重檢查（DCL）推薦使用

靜態內部類推薦使用

枚舉推薦使用

單例模式注意事項和細節說明

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靜態變量（可以使用，但不推薦）

靜態代碼塊（可以使用，但不推薦）

懶漢式單例（不要使用）

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靜態內部類 推薦使用

枚舉 推薦使用

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