设计模式-单例模式

定义

单例模式（singleton pattern）是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。

分类

1、饿汉式（饿汉和静态饿汉）

2、懒汉式（线程安全要加锁）

3、枚举式（注册）初始化即生成，饿汉式，可以保证不被反射机制和反序列化破坏，是借助JDK的特性，所以最官方、最权威、最稳定

4、序列化单例模式（可以解决反序列化问题，但是内存开销依然很大）

5、容器式单例模式（容器式单例模式适用于需要大量创建单例对象的场景，便于管理。但它是非线程安全的）

6、threadLocal单例模式（不能保证其创建的对象是全局唯一的，但是能保证在单个线程中是唯一的，天生是线程安全的）

总结

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

单例模式的常见应⽤场景

单例模式(Singleton)也叫单态模式，是设计模式中最为简单的⼀种模式，甚⾄有些模式⼤师都不称其为模式，称其为⼀种实现技巧，因为设计模式讲究对象之间的关系的抽象，⽽单例模式只有⾃⼰⼀个对象，也因此有些设计⼤师并把把其称为设计模式之⼀。

好多没怎么使⽤过的⼈可能会想，单例模式感觉不怎么⽤到，实际的应⽤场景有哪些呢？以下，我将列出⼀些就在咱们周边和很有意义的单例应⽤场景。

1. Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式（这个很熟悉吧），想想看，是不是呢，你能打开两个windows task manager吗？ 不信你⾃⼰试试看哦~

2. windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应⽤。在整个系统运⾏过程中，回收站⼀直维护着仅有的⼀个实例。

3. ⽹站的计数器，⼀般也是采⽤单例模式实现，否则难以同步。

4. 应⽤程序的⽇志应⽤，⼀般都何⽤单例模式实现，这⼀般是由于共享的⽇志⽂件⼀直处于打开状态，因为只能有⼀个实例去操作，否则内容不好追加。

5. Web应⽤的配置对象的读取，⼀般也应⽤单例模式，这个是由于配置⽂件是共享的资源。

6. 数据库连接池的设计⼀般也是采⽤单例模式，因为数据库连接是⼀种数据库资源。数据库软件系统中使⽤数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是⾮常昂贵的，因为何⽤单例模式来维护，就可以⼤⼤降低这种损耗。

7. 多线程的线程池的设计⼀般也是采⽤单例模式，这是由于线程池要⽅便对池中的线程进⾏控制。

8. 操作系统的⽂件系统，也是⼤的单例模式实现的具体例⼦，⼀个操作系统只能有⼀个⽂件系统。

9. HttpApplication 也是单位例的典型应⽤。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求⽣命周期的⼈应该知道HttpApplication也是单例模式，所有的HttpModule都共享⼀个HttpApplication实例.

  总结以上，不难看出：

单例模式应⽤的场景⼀般发现在以下条件下：

（1）资源共享的情况下，避免由于资源操作时导致的性能或损耗等。如上述中的⽇志⽂件，应⽤配置。

（2）控制资源的情况下，⽅便资源之间的互相通信。如线程池等。

单例模式优点：

1、在内存中只有一个实例，减少了内存开销。

2、可以避免资源的多重占用。

3、设置全局访问点，严格控制访问。

单例模式的缺点：

1、没有接口，扩展困难。

2、如果要扩展单例对象，只有修改代码，没有其他途径。

代码实例

1.1、饿汉式单例模式:类加载时立即初始化，并且创建单例对象。它绝对线程安全，在线程还没出现就实例化了，不存在访问安全问题。但是会导致内存浪费. 1.2、饿汉式单例模式(静态代码块):同第一种,唯一不同就是多点逼格O .O 2.1懒汉式单例模式,添加synchronized关键字后,解决了传统懒汉模式的线程安全问题,但是每次都要获取锁,性能较低. 2.2懒汉式单例模式改进(双重检查锁):可以有效的提高运行效率,那么我们可不可以不使用锁? 2.3懒汉式单例模式改进(静态内部类):这种形式来兼顾饿汉式单例模式的内存浪费问题和 synchronized 的性能问题（完美的屏蔽了这两个缺点） ,它还可以防止被反射破坏单例机制.到目前为止,这种写法基本上已经是最牛的啦,,但是依然可以被反序列化破坏(逐渐开始杠精起来...) 3.1、枚举类单例模式(属于注册式单例模式的一种):初始化即生成，饿汉式，可以保证不被反射机制和反序列化破坏，是借助JDK的特性，所以最官方、最权威、最稳定，因此枚举式单例模式是《Effective java》书中推荐的一种单例模式实现方法。 3.2、容器式单例模式(属于注册式单例模式的第2种):适用于需要大量创建单例对象的场景，便于管理。但它是非线程安全的。 4、序列化单例模式:反序列化导致单例模式被破坏，加上readResolve方法，可以解决反序列化问题，但是内存开销依然很大. 5、线程单例实现ThreadLocal:不能保证其创建的对象是全局唯一的，但是能保证在单个线程中是唯一的，天生是线程安全的。这个方式适合一些特定场景.

学习单例模式的知识重点总结

1、私有化构造器

2、保证线程安全

单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存的开销，还可以避免对资源的多重占用。单例模式看起来非常简单，实现起来其实也非常简单，但是在面试中却是一个高频面试点。希望“小伙伴们”通过本章的学习，对单例模式有了非常深刻的认识，在面试中彰显技术深度，提升核心竞争力，给面试加分，顺利拿到录取通知（Offer）。

扩展

1、解决容器式单例的线程安全问题。

两种方法：双重检查锁，利用ConcurrentHashMap#putIfAbsent()方法的原子性。

public class ContainerSingleton {

    private static Map ioc = new ConcurrentHashMap();

    private ContainerSingleton() {

            throw new RuntimeException("不可被实例化！");

    }

    // 方法一：双重检查锁

    public static Object getInstance(String className) {

        Object instance = null;

        if (!ioc.containsKey(className)) {

            synchronized (ContainerSingleton.class) {

                if (!ioc.containsKey(className)) {

                    try {

                        instance = Class.forName(className).newInstance();

                        ioc.put(className, instance);

                    } catch (Exception e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                return instance;

                } else {

                    return ioc.get(className);

                }

            }

        }

        return ioc.get(className);

    }

    // 方法二：利用ConcurrentHashMap#putIfAbsent()方法的原子性

public static Object getInstance1(String className){

    Object instance = null;

    try {

        ioc.putIfAbsent(className, Class.forName(className).newInstance());

    }catch (Exception e){

        e.printStackTrace();

    }

    return ioc.get(className);

    }

}