单例模式是应用最广的模式之一。
定义
确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。
以上可知单例类的特点：
- 只能有一个实例
- 必须自己创建自己的唯一实例
- 必须给其他对象（整个系统）提供这一实例
使用场景
当这个类的对象在多个地方创建的时候，使得内部的方法多次调用，但是我们希望只要一个对象操作这个方法，或者不希望多个地方同时调用这个方法，我们需要保持这个方法的单一性质，我们就用单例模式。
比如：访问IO和数据库资源、单一弹框等。
实现单例模式的关键点
- 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仅有一个，尤其是在多线程环境下
- 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象
单例模式UML类图
单例模式的实现方法
1.懒汉模式
//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己
public class LHS_Singleton {
private static LHS_Singleton instance;
private LHS_Singleton() {
}
//静态工厂方法
public static synchronized LHS_Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LHS_Singleton();
}
return instance;
}
}
在getInstance()方法中用到了synchronized同步锁，保证了线程安全。
懒汉式是典型的时间换空间
- 优点：单例只有在使用的时候才会被实例化，一定程度上节约了资源。
- 缺点：第一次加载的时候需要及时进行实例化，最大问题在于每次调用都要进行同步，会造成不必要的同步开销，降低整个访问速度，且每次都需要进行判断是否需要创建实例。
2.DCL双重检查加锁模式
public class DCL_Singleton {
private volatile static DCL_Singleton singleton = null;
private DCL_Singleton() {
}
public static DCL_Singleton getSingleton() {
//先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块
if (singleton == null) {
//同步块，线程安全的创建实例
synchronized (DCL_Singleton.class) {
//再次检查实例是否存在，如果不存在才真正的创建实例
if (singleton == null) {
singleton = new DCL_Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
与懒汉式不同在于，在getInstance()方法中不用再进行同步锁。第一个判断singleton == null主要是为了避免不必要的同步，第二次判断则是为了singleton = null的时候在线程安全的情况下创建实例。
-
优点：资源利用率高，既能够在需要的时候才初始化单例，又能保证线程安全，且单例对象初始化后调用
getInstance()不再进行同步锁。 - 缺点：第一次加载反应稍慢，由于Java内存模型原因偶尔会失败，高并发情况下有一定缺陷。
- 注：由于
volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化，所以运行效率并不是很高。因此虽然可以使用“双重检查加锁”机制来实现线程安全的单例，但并不建议大量采用，可以根据情况来选用。
3.静态内部类模式
public class JTNBL_Singleton {
private JTNBL_Singleton() {
}
public static JTNBL_Singleton getInstanse() {
return SingletonHolder.instance;
}
/**
* 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例
* 没有绑定关系，而且只有被调用到时才会装载，从而实现了延迟加载。
*/
private static class SingletonHolder {
/**
* 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
*/
private static final JTNBL_Singleton instance = new JTNBL_Singleton();
}
}
当getInstance()方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，会使SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建JTNBL_Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会在虚拟机加载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。
优点：这种方式不仅能够确保线程安全，也能够保证单例对象的唯一性，同时也延迟了单例的实例化。
注
在上述的几种实现单例模式的情况中，有一个情况下他们会出现重新创建对象的情况，那就是反序列化。如果要杜绝单例对象在被反序列化时重新生成对象，那么必须加入下面的方法：
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance;
}
4.枚举单例
对于枚举，则不存在反序列化问题，因为即使反序列化枚举单例也不会重新生成新的实例。
public enum MJ_Singleton {
/**
* 定义一个枚举的元素，它就代表了MJ_Singleton的一个实例。
*/
INSTANCE;
/**
* 单例可以有自己的操作
*/
public void doSomething() {
System.out.println("Hello World");
}
}
枚举在JAVA中与普通的类一样，不仅能有字段，还能有自己的方法，最重要的是默认枚举实例的创建是线程安全的，并且在任何情况下它都是一个单例。
按照《高效Java 第二版》中的说法：单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。用枚举来实现单例非常简单，只需要编写一个包含单个元素的枚举类型即可。
5.使用容器实现单例模式
public class RQ_Singleton {
private static Map<String, Object> objectMap = new HashMap<>();
private RQ_Singleton() {
}
public static void registerService(String key, Object instance) {
if (!objectMap.containsKey(key)) {
objectMap.put(key, instance);
}
}
public static Object getService(String key) {
return objectMap.get(key);
}
}
在程序初始，将多种单例类型注入到一个统一的单例管理类中，通过key来获取对应类型的对象。
这种方式使得我们可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作，降低了耦合度，对用户隐藏了具体实现。
6.饿汉模式
public class EHS_Singleton {
// 在这个类被加载的时候，静态变量single会被初始化，
// 此时类的私有构造子会被调用。这时单例类的唯一实例就被构造出来了。
private static EHS_Singleton instance = new EHS_Singleton();
private EHS_Singleton() {
}
public static EHS_Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
饿汉式其实是一种比较形象的称谓。既然饿，那么在创建对象实例的时候就比较着急，饿了嘛，于是在装载类的时候就创建对象实例。
饿汉式是典型的空间换取时间，当类装载时就会创建类的实例，不管你用不用，先创建出来，然后每次调用的时候，就不需要再判断，节省了运行时间。
单例模式的优点
- 在内存中只有一个实例，减少了内存开支，特别是对于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，单例模式的优势便非常明显。
- 当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决。
- 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如写文件操作，避免了对同一个资源文件的同时写操作。
- 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，例如可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。
单例模式的缺点
- 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可实现
- 单例对象如果持有Context，那么很容易引发内存泄漏，此时需要注意传递给单例对象的Context最好是Application Context
引用：
Android 源码设计模式解析与实战》
Java设计模式之单例模式及在Android中的重要使用
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