设计模式--单例模式

单例模式

1. 定义：确保一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。
2. 使用场景：确保一个类有且只有一个对象的场景，避免产生多个对象消耗过多的资源，或者某种类型的对象只应该有且只有一个。
3. 关键点：
   • 构造函数不对外开放，一般为 Private。
   • 通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象 。
   • 确保单例类的对象有且只有一个，尤其在多线程环境下。
   • 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象。
4. 实现方式：
   1. 懒汉模式：
      • 定义：懒汉模式是声明一个静态对象，并且在用户第一次调用个体Instance时进行初始化。
      • 代码实现：

        public class SingleCode {
           //懒汉模式
           private static SingleCode instance;
           private SingleCode(){}
                public static synchronized SingleCode getInstance(){
                     if(instance == null ) {
                        instance = new SingleCode();
                       }
                       return instance;
                 }
          }
        
        

      • 优点：单例只有在使用时才会被实例化，在一定程度上节约资源。
      • 缺点：第一次加载时需要即使进行实例化，反应稍慢，最大的问题时每次调用getInstance都进行同步，造成不必要的同步开销。
   2. Double CheckLock(DCL)实现单利：
      • 定义：DCL方式实现单例模式的优点是既能够在需要时才初始化单利，又能够保证线程安全，且单例对象初始化后调用getInstance不进行同步锁；
      • 代码实现：

        public class SingleCode {
            //DCL 实现单例模式
            private static  SingleCode instance = null;
            private static Object obj = new Object();
            private SingleCode(){}
            public static SingleCode getInstance(){
                if(instance == null) {  //判断是否为空避免不需要的同步
                    synchronized (obj) {
                        if(instance == null ) { //为了在null 的情况下创建实例
                            instance = new SingleCode();
                        }
                    }
                }
                return instance;
            }
        }
        
        

      • 优点：资源利用率高，第一次执行getInstance时单例对象才会被实例化，效率高。
      • 缺点：第一次加载时反应稍慢，也由于Java内存模型的原因偶尔会失败。
   3. 静态内部类单例模式：
      • 代码实现：

          public class SingleCode {
        
            //静态内部类实现单例模式
            private SingleCode(){}
            public static SingleCode getInstance(){
                return SingleHolder.instance;
            }
            /**静态内部类*/
            private static class SingleHolder{
                private static final SingleCode instance = new SingleCode();
            }
         }
        
        

      • 优点：第一次调用getInstance方法会导致虚拟机加载SingleHolder类，这种方法不仅能够确保线程安全，也能够保证单例对象的唯一性，同时也延迟里单例的实例化。
      • 推荐使用的单例模式实现方式。
   4. 枚举单例：
      • 代码实现：

          public enum SingleEnum{
           INSTANCE;
           public void doSomething(){
              System.out.put("do sth.");  
           }
          
          }
        

      • 优点：写法简单，枚举实例的创建是线程安全的，并且任何情况下它都是一个单例。
   5. 使用容器实现单例模式：
      • 代码实现：

        public class SingleManager {
            private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String, Object>();
            private SingleManager(){}
            public static void registerService(String key,Object instance){
                if(!objMap.containsKey(key)) {
                    objMap.put(key, instance);
                }
            }
            public static Object getService(String key) {
                return objMap.get(key);
            }
        
        }
        
        

      • 优点 容器实现单例模式可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一接口进行获取操作，降低用户使用成本，有对用户隐藏了具体实现，降低了耦合度。

总结

1. 优点：
   • 由于单例模式在内存中只有偶一个实例，减少内存开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁时，而且创建或 销毁时性能又无法优化。
   • 由于单例模式只生成一个实例，所以减少系统的性能开销。
   • 单例模式可以避免对资源的多重占用。
   • 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问。
2. 缺点：
   • 单例模式一般没有接口，扩展很困难，若要扩展除了修改代码基本上没有第二种途径实现。
   • 单例对象如果持有Context，那么很容引发内存泄露，此时需要注意传递给单例对象的Context最好是Application Context。