实践之路《单例-设计模式》

概念：

java中单例模式是一种常见的设计模式，单例模式的写法有很多种，这里主要讲三种：饿汉式、懒汉式、登记式。

单例模式特点：
1.单例类只能有一个实例。
2.单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3.单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

一、懒汉式单例

//懒汉式单例类，在第一次调用的时候实例化自己
public class A {
    private A() {}
    private static A a = null;

    //静态工厂方法
    public static A getInstance() {
        if (a == null) {
            a = new A();
        }
        return a;
    }
}
A通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，A的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个实例，要实现线程安全，有以下三种方式，都是对getInstance这个方法改造，保证了懒汉式单例的线程安全。

1. 在getInstance()方法上加同步（synchronized）

public static synchronized A getInstance() {
        if (a == null) a = new A();
        return a;
    }

2. 双重检查锁定

 public static A getInstance() {
        if (a == null) {
            synchronized (A.class) {
                if (a == null) a = new A();
            }
        }
        return a;
    }

3. 静态内部类

public class A {
    private A() {}

    //静态内部类
    private static class B {  private static final A INSTANCE = new A(); }

    public static A getInstance() {  return B.INSTANCE; }
}

二、饿汉式单例

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化 
public class A {
    private A() {}
    private static final A a = new A();
    //静态工厂方法
    public static A getInstance(){ return a; }
}

饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。

三、登记式单例

public class C {
    private static Map<String, C> map = new HashMap<>();

    static {
        C c = new C();
        map.put(c.getClass().getName(), c);
    }

    //保护的默认构造
    private C() {}

    //静态工厂方法,返还此类惟一的实例
    public static C getInstance(String name) {
        if (name == null) {
            name = C.class.getName();
            System.out.println("name == null" + "--->name=" + name);
        }
        if (map.get(name) == null) {
            try {
                map.put(name, (C) Class.forName(name).newInstance());
            } catch (InstantiationException | IllegalAccessException | ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return map.get(name);
    }

登记式单例实际上维护了一组单例类的实例，将这些实例存放在一个Map（登记薄）中，对于已经登记过的实例，则从Map直接返回，对于没有登记的，则先登记，然后返回。

饿汉式和懒汉式区别：

1. 线程安全：
   饿汉式天生就是线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题，
   懒汉式本身是非线程安全的，为了实现线程安全有几种写法，分别是上面的1、2、3，这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。

2. 资源加载和性能：
   饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来，不管之后会不会使用这个单例，都会占用占据一定的内存，但是相应的，在第一次调用时速度也会更快，因为其资源已经初始化完成。
   懒汉式，会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来，第一次调用时要做初始化，之后就和饿汉式一样了。

懒汉式的 1、2、3这三种实现也有区别，
第一种，在方法调用上加了同步，虽然线程安全了，但是每次都要同步，会影响性能，毕竟99%的情况是不需要同步的；
第二种，做了两次的null检查，确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步，这样也是线程安全的，同时避免了每次都同步的性能消耗。
第三种，利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程，所以也是线程安全的，同时没有性能损耗。

测试结果

最后，改革春风吹满地，中国人民真争气！！！