创建型模式-单例模式

介绍

• 使用意图：<h6>让一个类只有一个实例化对象。

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• 主要解决：<h6>一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

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• 何时使用：<h6>想控制new实例数目，节省系统资源的时候。

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• 如何解决：<h6>判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

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• 关键代码：<h6>构造函数是私有的，并且提供一个获取单例的方法。
• 应用实例:
  • <h6>case：一个党只能有一个主席。
  • <h6>case：多线程操作文件的时候,不可避免多个线程操作一个文件,文件的处理必须通过唯一的实例来进行
    • <h5>优点:
      <h6>1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例。
      <h6>2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。
    • <h5>缺点:<h6>1、没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。
    • <h5>场景:
      <h6>1、要求生产唯一序列号。
      <h6>2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
      <h6>3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

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实现

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<h6>1、懒汉式，线程安全
<pre>
//1、懒汉式，线程安全
//2、Lazy 初始化,多线程安全
//3、synchronized 保证了线程安全,但是效率很低,99%不需要加锁。
public class SingleObjectLazy {
private static SingleObjectLazy instance = new SingleObjectLazy();
private SingleObjectLazy (){}
public static synchronized SingleObjectLazy getInstance() {
return instance;
}
}
</pre>
<h6>2、饿汉式
<pre>
// 1、饿汉式，线程安全
// 2、不是Lazy 初始化,没有加锁，执行效率会提高
// 3、它基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题(推荐)
public class SingleObjectHungry {
private static SingleObjectHungry instance;
private SingleObjectHungry() {
}
public static SingleObjectHungry getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new SingleObjectHungry();
}
return instance;
}
}</pre>
<h6>3、双检锁/双重校验锁
<pre>
// 1、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）
// 2、是Lazy 初始化,安全且在多线程情况下能保持高性能。
// 3、volatile 要求JVM保证线程改变 x 后能立即应用到所有线程
public class SingleObjectDcl {
private volatile static SingleObjectDcl singleton;
private SingleObjectDcl() {}
public static SingleObjectDcl getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (SingleObjectDcl.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new SingleObjectDcl();
}
}
}
return singleton;
}
}</pre>
<h6>4、静态内部类
<pre>
// 1、静态内部类
// 2、不是Lazy 初始化,利用了 classloder 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程
// 3、和饿汉区别在,SingleObjectStatic装载后INSTANCE不一定初始化,只有显示调用getInstance在被实例化
public class SingleObjectStatic {
private static class SingletonHolder {
private static final SingleObjectStatic INSTANCE = new SingleObjectStatic();
}
private SingleObjectStatic (){}
public static final SingleObjectStatic getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}</pre>

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<h6>小结：单例模式getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化，如果没有同步(synchronized)线程安全算不上一个单例模式。