单例模式

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法。

实现思路

如果我们要让类在一个虚拟机中只能产生一个对象，我们首先必须将类的构造器的访问权限设置为private，这样，就不能用new操作符在类的外部产生类的对象了，但在类内部仍可以产生该类的对象。因为在类的外部开始还无法得到类的对象，只能调用该类的某个静态方法以返回类内部创建的对象，静态方法只能访问类中的静态成员变量，所以，指向类内部产生的该类对象的变量也必须定义成静态的。

单例模式的两种实现方式

饿汉式

public class Singleton {
 
    private static final Singleton instance = new Singleton();
 
    private Singleton(){}
 
    public static Singleton getInstance(){
        return instance ;
    }
}

懒汉式

public class Singleton {
 
    private Singleton() {}
    //内部类在外部类调用的时候才会被初始化
    // 内部类一定要在方法调用之前初始化
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }
    // static 使单例空间共享
    // final使得方法不能被重写重载
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.instance;
    }
}

饿汉式 vs 懒汉式

饿汉式：

• 特点：立即加载，即在使用类的时候已经将对象创建完毕。
• 优点：实现起来简单；没有多线程安全问题。
• 缺点：当类被加载的时候，会初始化static的实例，静态变量被创建并分配内存空间，从这以后，这个static的实例便一直占着这块内存，直到类被卸载时，静态变量被摧毁，并释放所占有的内存。因此在某些特定条件下会耗费内存。

懒汉式：

• 特点：延迟加载，即在调用静态方法时实例才被创建。
• 优点：实现起来比较简单；当类被加载的时候，static的实例未被创建并分配内存空间，当静态方法第一次被调用时，初始化实例变量，并分配内存，因此在某些特定条件下会节约内存。
• 缺点：在多线程环境中，这种实现方法是完全错误的，线程不安全，根本不能保证单例的唯一性。

单例模式的优点及应用场景

由于单例模式只生成一个实例，减少了系统性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决。

举例：

public class Runtime {
    private static final Runtime currentRuntime = new Runtime();

    private static Version version;

    /**
     * Returns the runtime object associated with the current Java application.
     * Most of the methods of class {@code Runtime} are instance
     * methods and must be invoked with respect to the current runtime object.
     *
     * @return  the {@code Runtime} object associated with the current
     *          Java application.
     */
    public static Runtime getRuntime() {
        return currentRuntime;
    }

    /** Don't let anyone else instantiate this class */
    private Runtime() {}

应用场景

• Windows的Task Manager (任务管理器)就是很典型的单例模式
• 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。
• Application 也是单例的典型应用
• 应用程序的日志应用，一般都使用单例模式实现，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。

• 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。