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引言: 学习笔记记录开始啦，接下来我会分享最常见的设计模式。今天开始第一篇：单例模式

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一：概念及理解

单例模式（Singleton Pattern）是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式是创建型模式。

常见单例举例：ServletContext、ServletContextConfig ；在 Spring 框架应用中 ApplicationContext；数据库的连接池DBPool也都是单例形式。

优点：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。避免对资源的多重占用。

缺点：没有接口，不能继承，要修改只能修改代码

单例共有特征：

        构造方法私有化（保证对象只能自己来创建）

        自己在内部创建自己的实例

        提供一个全局的访问点（一般是static方法）是拿到单例的入口

二、单例分类及详解

1、饿汉式单例

在单例类首次加载时就立即初始化，并且创建单例对象。不管有没有使用，先创建了再说。

第二种饿汉式单例写法:利用static方法块，在类加载时就构建了唯一对象；

优点：没有加任何的锁、执行效率比较高，在用户体验上来说，比懒汉式更好。

缺点：类加载的时候就初始化，不管用与不用都占着空间，浪费内存空间，如果从来没有使用也都创建了，小范围内影响不大，但是大范围使用不建议使用。

为了改善内存浪费，我们可以在使用到单例实例时再创建，这就时下面的懒汉式单例

2、懒汉式单例

特点：当用户要使用单例时才创建对象。（线程不安全）

以上懒汉式单例的实现是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例，不同线程进入到if判断语句当中时，会出现创建多个不同实例的情况，偏离单例设计模式的初衷。

改进方法：通过synchronized来解决。

第一种：在getInstance方法上加同步synchronized（线程安全）

缺点：在getInstance方法上用synchronized 加锁，在线程数量比较多情况下，如果 CPU 分配压力上升，会导致大批量线程出现阻塞，从而导致程序运行性能大幅下降。于是下面第二种是更好的方式，既兼顾线程安全又提升程序性能

第二种：双重检查锁的单例模式，在getSingleton方法中对singleton进行两次判空。（线程安全）

更优方案：synchronized 关键字，总归是要上锁，对程序性能还是存在一定影响的。以下采用静态内部类的方式：

第三种：静态内部类方式（内部类先于外部类加载，调用getInstance方法时，内部类逻辑才会执行。性能最优的写法）（线程安全）

高级内容：（这里只做大概说明，具体可参考我头部链接一起学习）

1、反射破坏单例

我们前面所介绍的，单例模式必须满足构造方法私有化，避免外部实例化，而Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，使所有的Java单例实现失效。

解决办法：在构造函数中抛出异常，提醒开发人员，不允许用反射机制创建单例。

2、序列化破坏单例

      当我们将一个单例对象创建好，序列化然后写入到磁盘，下次使用时再从磁盘中读取到对象，反序列化转化为内存对象。反序列化后的对象会重新分配内存，即重新创建。那如果序列化的目标的对象为单例对象，就违背了单例模式的初衷，相当于破坏了单例。

解决办法：在单例类中加上以下方法，覆盖了序列化对象，反序列化出来的对象，还是创建了两次，发生在JVM层次，之前反序列化出来的对象被GC回收。

3、注册式单例

解决了序列化问题，最安全单例；

每一个实例都登记到某一个地方，使用唯一的标识获取实例，一种为容器缓存，一种为枚举登记，下面介绍其中一种；

4、ThreadLocal单例

ThreadLocal 不能保证其创建的对象是全局唯一，但是能保证在单个线程中是唯一的，天生的线程安全。

单例模式小结：

单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存开销；可以避免对资源的多重占用。

单例模式关键点：

    构造函数方法为Private修饰。

    通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象。

    需要确保单例类的对象有且只有一个，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。

重点掌握饿汉式与懒汉式两种单例模型。

饿汉式：不用也加载。线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题，但会出现内存浪费情况，不推荐大范围使用

懒汉式：用时再加载。非线程安全，可通过getInstance方法上加同步synchronized、双重检查锁、静态内部类三种方式改善；

其中第一种每次都同步，性能不好，第二种两次非空检查，避免每次同步的性能损耗，第三种没有性能损耗。