设计模式系列—单例（Singleton Pattern）模式

《Head First设计模式》读书笔记

单例模式

一，背景介绍

1，为什么要使用单例模式？

在实际的开发中我们有时候只需要一个类对象的实例，并且如果这个实例很耗资源的话，我们只想在需要的时候调用它。

2，实现思路：如何防止一个类实例可以被多次实例化？

通过创建一个私有（private类型）的构造器，但此时问题是完全不可以实例化这个类对象。于是就引导出通过一个类的静态方法来实现。

public MyClass{
    private MyClass(){}
    public static MyClass getInstance(){
        return new MyClass();
    }
}

二，单例模式的实现

1，单例模式定义

确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

2，在不用考虑多线程的情况下的单例模式

public class Singleton {
    //通过一个static成员变量来判断是非已经被实例化
    private static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        if(uniqueInstance == null){
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

3，如果考虑多线程思考是否存在安全问题

观察下面两个线程的执行过程

Singleton

　　通过上图可以发现竟然实例化出来了两个Singleton对象。这样就危险了。

4，如何解决单例模式下多线程的问题

解决多线程的方式是同步，使用synchronized关键字，防止几个线程同时访问。

public class Singleton {
  //通过一个static成员变量来判断是非已经被实例化
  private static Singleton uniqueInstance;
  private Singleton(){}
  public static synchronized Singleton getInstance(){
    if(uniqueInstance == null){
        uniqueInstance = new Singleton();
    }
    return uniqueInstance;
  }
}

5，多线程下的性能问题

同步一个方法可能造成程序运行效率下降100倍，通过双重检查加锁，只有第一次创建才会同步

public class Singleton {
  //通过一个static成员变量来判断是非已经被实例化
  //volatile:线程在每次使用变量的时候，都会读取变量修改的最后的值，很容易被勿用进行原子操作。
  private static volatile Singleton uniqueInstance;

  private Singleton(){}
  public static Singleton getInstance(){
    if(uniqueInstance == null){
        synchronized (Singleton.class){
            if(uniqueInstance == null)
                uniqueInstance = new Singleton();
        }
    }
    return uniqueInstance;
  }
}

三，总结

单例模式主要是应用在上下文环境中只需要一个实例对象的情景。比如：线程池、缓存、对话框、处理偏好设置、日志等对象。当然具体的环境具体使用，比如线程考虑等。