单例模式必知必会

1.单例模式的定义

单例（Singleton）模式的定义：指一个类只有一个实例，且该类能自行创建这个实例的一种模式。例如，Windows 中只能打开一个任务管理器，这样可以避免因打开多个任务管理器窗口而造成内存资源的浪费，或出现各个窗口显示内容的不一致等错误。

2.单例模式的3 个特点：

1. 单例类只有一个实例对象；
2. 该单例对象必须由单例类自行创建；
3. 单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点；

3.单例模式的结构与实现

单例模式是设计模式中最简单的模式之一。通常，普通类的构造函数是公有的，外部类可以通过“new 构造函数()”来生成多个实例。但是，如果将类的构造函数设为私有的，外部类就无法调用该构造函数，也就无法生成多个实例。这时该类自身必须定义一个静态私有实例，并向外提供一个静态的公有函数用于创建或获取该静态私有实例。

序号	区别	单例类	普通类
1	能new对象吗	否	是
2	构造函数修饰	private	public
3	对象实例的数量	有且仅有1个	任意
4

4.单例的实现

序号	区别	懒汉式	饿汉式
1	线程安全	需要关键字volatile 和 synchronized来保证，每次访问时都要同步，会影响性能，且消耗更多的资源	线程安全
2	建立对象的时间	使用时创建	加载单例类时即创建，提前占用内存，避免使用时出现内存不足，超时问题
3	时间、空间成本	节省空间，不使用时不开辟空间	节省时间，节省判空的时间

5.单例模式的应用场景

前面分析了单例模式的结构与特点，以下是它通常适用的场景的特点。

• 在应用场景中，某类只要求生成一个对象的时候，如一个国家的总统或首相、每个人的身份证号等。

• 当对象需要被共享的场合。由于单例模式只允许创建一个对象，共享该对象可以节省内存，并加快对象访问速度。如 Web 中的配置对象、数据库的连接池等。

• 当某类需要频繁实例化，而创建的对象又频繁被销毁的时候，如多线程的线程池、网络连接池等。

• Windows 的回收站

• 操作系统中的文件系统

• 多线程中的线程池

• 显卡的驱动程序对象

• 打印机的后台处理服务

• 应用程序的日志对象

• 数据库的连接池

• 网站的计数器

• Web 应用的配置对象

• 应用程序中的对话框

• 系统中的缓存

6.代码展示

6.1懒汉式

public class President {
        //保证 instance 在所有线程中同步
        private static volatile President instance=null;

        //constructor
        private President(){}
        //private 避免类在外部被实例化，即不能new
        public static synchronized President getInstance() {
            //getInstance 方法前加同步
            if(instance==null){
                instance=new President();
            }
            return instance;
        }

调用

President president = President.getInstance();

6.2饿汉式

/**
 *  饿汉式
 **/

public class BaJie {
    //JVM加载BaJie类时，就创建了唯一的BaJie对象
    private static BaJie instance = new BaJie();

    //constructor
    private BaJie(){}
    
    public static BaJie getInstance(){
        return instance;
    }
}

调用

Bajie bajie = BaJie.getInstance();