JavaEE进阶知识学习-----设计模式---单例模式

为什么存在单例模式

有些对象我们只需要一个，比如线程池，缓存，对话框，处理偏好设置和注册表的对象，或者日志对象 ，实质上，这些对象只能有一个实例，如果存在多个实例，就会导致许多问题，例如，程序的行为异常，资源使用过度等，因为这样，所以就出现了单例模式。

单例模式实现

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance;//利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例
    
    private Singleton (){}// 将构造器声明为私有的，只有singleton内部可以调用构造器
    
    // 使用getInstance来创建实例，其中uniqueInstance是一个静态变量，为空表示没有创建实例，不为空则直接返回该实例
    public static Singleton getInstance(){
        if(uniqueInstance == null){
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

在《Head First》书中有这样一个场景，就是两个线程都要执行单例模式中的代码，就会创建两个实例对象，如下图

处理多线程

使用synchronized关键字，将getInstance方法改为同步方法。

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance;//利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例
    
    private Singleton (){}// 将构造器声明为私有的，只有singleton内部可以调用构造器
    
    // 使用getInstance来创建实例，其中uniqueInstance是一个静态变量，为空表示没有创建实例，不为空则直接返回该实例
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(uniqueInstance == null){
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

直接初始化静态变量，这样也可以保证线程安全

public class Singleton {
    //利用静态变量来记录Singleton的唯一实例
    //直接初始化静态变量，这样就可以确保线程的安全
    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    
    private Singleton (){}// 将构造器声明为私有的，只有singleton内部可以调用构造器
    
    
    public static  Singleton getInstance(){
        
        return uniqueInstance;
    }
}

使用“双重检查加锁”的方式，在getInstance()中减少使用同步

public class Singleton {
    /**
     * 利用静态变量来记录Singleton的唯一实例
     * volatile关键词确保：当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时，
     * 多个线程正确的处理uniqueInstance变量
     */
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
    /**
     * 构造器私有化，只有Singleton内部才可以调用构造器
     */
    private Singleton(){}
    /**
     * 检查实例，不存在就进入同步区域，这样一来，就只会在第一次同步
     * 
     */
    public static Singleton getInstance(){
        if(uniqueInstance == null){
            synchronized (Singleton.class) {
                if(uniqueInstance == null){
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

单例模式的优缺点

1. 节约了系统资源，由于系统中只存在一个实例对象，对于一些需要频繁创建和销毁对象的系统而言，单例模式就节约了系统资源和提高了系统的性能。
2. 因为单例封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户 怎样以及何时访问它。
3. 由于单例模式没有抽象层，因此单例类的扩展就有很大的困难。
4. 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。

单例模式使用场景

1. 系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器，或者需要考虑资源消耗太大而允许创建一个对象。
2. 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。

小结

1. 单例模式确认程序一个类只有一个实例。
2. 单例模式中的构造器是私有的，而且它必须要提供实例的全局访问点。
3. 单例模式可能会因为多线程的问题存在安全隐患。