单例模式解释

单例模式是一种对象创建性模式，使用单例模式，可以保证为一个类只生成唯一的实例对象。也就是说，在整个程序空间中，该类只存在一个实例对象。

单例模式的要点有三个：

• 某个类只能有一个实例；
• 必须自行创建整个实例；
• 它必须自行向整个系统提供整个实例。

一、单例模式是什么？

单例模式最初的定义出现于《设计模式》：“保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。”
　　Java中单例模式定义；“一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供该实例。”

二、为什么用单例模式？

对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要。例如，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；一个系统只有有一个窗口管理器或文件系统；一个系统只能有一个计时工具或ID生成器。如在Windows OS 中就只能打开一个任务管理器。如果不使用机制对窗口对象进行唯一化，将弹出多个窗口，如果这些窗口显示的内容完全一致，则重复对象，浪费内存资源；如果这些窗口显示的内容不一致，则意味着某一瞬间系统有多个状态，与实际不符，也会为用户带来误解，不知道哪一个才是真实的状态。因此有时确保系统中某个对象的唯一性即一个类只能有一个实例是非常重要的。
　　如何保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被访问呢？定义一个全局变量可以确保对象随时都可以被访问，但不能防止我们实例化多个对象。一个更好的解决办法是让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。这就是单例模式的模式动机。

三、单例模式特点

单例模式特点有三个

• 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、单例类必须给其他对象（整个系统）提供这一实例。
  　从具体实现角度分析，一是单例模式的类只提供私有的(private)构造函数，二是类定义中含有一个该类的静态私有(private static)对象，三是该类提供了一个静态的（static）公有的(public)函数用于创建或获取它本身的静态私有对象。

四、Java中几种常见单例模式写法

通过上面的介绍你是不是对单例模式有了一个总的概念？没有，那接下来继续给你们放大招。
　　基于单例模式特点，单例对象通常作为程序中存放配置信息的载体（想想Android中的Application经常在里面做一些配置的初始化），因为它能够保证其他对象读取到一致的信息。例如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息可能存放在数据库或 文件中，这些配置数据由某个单例对象统一读取，服务进程中的其他对象如果要获取这些配置信息，只需访问该单例对象即可。这种方式极大地简化了在复杂环境 下，尤其是多线程环境下的配置管理，但是随着应用场景的不同，也可能带来一些同步问题。

五、单例模式深入分析

单例模式适合一个类只有一个实例的情况， 比如窗口管理器，打印缓冲池和文件系统，它们都是原型的例子。典型的情况是，那些对象的类型被遍及一个软件系统的不同对象访问，因此需要一个全局的访问指针，这便是总所周知的单例模式的应用。当然这只有在你确信你不再需要任何多于一个的实例的情况下。

六、 使用场景及代码实现

下面就举例来说明下：

单例模式的第一个版本，“饿汉式”，也就是当类加载进来的就立即实例化对象，但是这种方式比较的消耗计算机资源。如下：

public class Foo {
    // 在类被加载进入内存的时候就创建单一的Foo对象
    public static final Foo foo = new Foo();

    // 构造函数私有化
    private Foo() {

    }

    // 提供一个全局的静态方法
    public static Foo getFoo() {
        return foo;
    }
}

单例模式的第二个版本，“懒汉式”，在单线程下能够非常好的工作，但是在多线程下存在线程安全问题，如下：

// 这种方式在需要使用的时候才实例化
public class Foo {
    private static Foo foo;

    // 构造函数私有化
    private Foo() {

    }

    // 提供一个全局的静态方法
    public static Foo getFoo() {
        if (foo == null) {
            foo = new Foo();
        }
        return foo;
    }
}

单例模式的第三个版本，为解决多线程问题，采用了对函数进行同步的方式，但是比较浪费资源，因为每次都要进行同步检查，而实际中真正需要检查只是第一次实例化的时候，如下：

public class Foo {
    private static Foo foo;

    // 构造函数私有化
    private Foo() {
    }

    // 提供一个全局的静态方法，使用同步方法
    public static synchronized Foo getFoo() {
        if (foo == null) {
            foo = new Foo();
        }
        return foo;
    }
}

单例模式的第四个版本，既解决了”懒汉式“的多线程问题，又解决了资源浪费的现象，看上去是一种不错的选择，如下：

public class Foo {
    private static Foo foo;

    // 构造函数私有化
    private Foo() {
    }

    // 提供一个全局的静态方法
    public static Foo getFoo() {
        if (foo == null) {
            synchronized (Foo.class) {
                if (foo == null) {
                    foo = new Foo();
                }
            }
        }
        return foo;
    }
}

单例模式的优缺点分析

优点：客户端使用单例模式的实例的时候，只需要调用一个单一的方法即可生成一个唯一的实例，有利于节约资源。

缺点：首先单例模式很难实现序列化，这就导致采用单例模式的类很难被持久化，当然也很难通过网络传输；其次由于单例采用静态方法，无法在继承结构中使用。