单例模式Singleton

java中单例模式是一种常见的设计模式，单例模式的写法有好几种，这里主要介绍三种：懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。
　　单例模式有以下特点：
　　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、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
　　单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头。

一、懒汉式单例

class Singletong {
    private Singletong() {
        System.out.println("Singletong()构造方法被调用");
    }
    public static Singletong sing;
    public static Singletong getinstant() {
        if (sing == null) {
            sing = new Singletong();
        }else{
            System.out.println("实例已存在");
        }
        return sing;
    }
}

 

细节分析：

1）Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。

public static void main(String[] args) {
        Constructor<Singletong>[] constructors = null;
        try {
            // 拿到构造器数组，测试类包含多个私有构造器
            constructors = (Constructor<Singletong>[]) Class.forName("Singletong").getDeclaredConstructors();
            for (int i = 0; i < constructors.length; i++) {
                Constructor<Singletong> con = constructors[i];
                Type types[] = con.getGenericParameterTypes();// 输出第i个构造器参数的全部类型 
                if(types.length==0)// 无参的构造方法时进入if。
                {
                    con.setAccessible(true); // 得到私有访问权限，如果不设置，则无法实例化对象
                    Singletong sing = con.newInstance();
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

会打印出：

Singletong()构造方法被调用

2）但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例，要实现线程安全，

public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread() {
                public void run() {
                    Singletong.getinstant();
                };
            }.start();
        }
    }

多次执行后会发现结果是不一样的。

某n次：
Singletong()构造方法被调用
Singletong()构造方法被调用
Singletong()构造方法被调用
Singletong()构造方法被调用
实例已存在


某n+1次：
Singletong()构造方法被调用
实例已存在
Singletong()构造方法被调用
Singletong()构造方法被调用
Singletong()构造方法被调用

这就是线程不安全，这是什么原因造成的呢？

一个线程进入 if 判断语句后但还没有实例化 Singleton 时，第二个线程到达，此时 singleton 还是为 null，这样的话，第二个线程就会通过 if 判断，从而又创建了一个实例。

 如何避免上述情况呢？

1、在getInstance方法上加同步

class Singletong {
    private Singletong() {
        System.out.println("Singletong()构造方法被调用");
    }
    public static Singletong sing;
    public static  synchronized Singletong getinstant() {
        if (sing == null) {
            sing = new Singletong();
        } else {
            System.out.println("实例已存在");
        }
        return sing;
    }
}

2、静态内部类

class Singletong {
    private Singletong() {
        System.out.println("Singletong()构造方法被调用");
    }
     private static class LazyHolder {    
         private static final Singletong INSTANCE = new Singletong();    
     }      
     public static final Singletong getinstant(){    
           return LazyHolder.INSTANCE;    
     }    
}

这种好一些，既实现了线程安全，又避免了同步带来的性能影响。

 二、饿汉式单例

 

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化 
 class Singletong {
    private Singletong() {
        System.out.println("Singletong()构造方法被调用");
    }
    private static final Singletong single = new Singletong();
    //静态工厂方法 
    public static Singletong getinstance() {
        return single;
    }
}

 饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。

 三、登记式单例(可忽略)

就不说了。