设计模式系列----单例模式的详细解读

1.单例模式

简单点说，就是一个应用程序中，某个类的实例对象只有一个，你没有办法去new，因为构造器是被private修饰的，一般通过getInstance()的方法来获取它们的实例。

getInstance()的返回值是一个对象的引用，并不是一个新的实例，所以不要错误的理解成多个对象。单例模式实现起来也很容易，直接看demo吧

1.1 饿汉式（静态代码块）

public class Singleton {
private static Singleton singleton;
//构造器私有化，外部不能new
private Singleton() {
}
//静态代码块，只执行一次
static{
instance=new Singleton;
}
//返回静态代码块创建的实例
public static Singleton getInstance() {
 
 return instance;
}
}

评价：能用，但是耗费内存

## 1.2 饿汉式（静态常量）
public class Singleton {  
   private static Singleton instance = new Singleton();  
   private Singleton (){}  
   public static Singleton getInstance() {  
   return instance;  
   }  
}

评价：能用，但是耗费内存，第三推荐度

2.懒汉式（线程安全）

public class Singleton {  
   private static Singleton instance;  
   private Singleton (){}  
   public static synchronized Singleton getInstance() {  
   if (instance == null) {  
       instance = new Singleton();  
   }  
   return instance;  
   }  
}

评价：当使用时才会创建，并且只会创建一次；线程安全，但是效率太低了，最好别用

3.静态内部类


```bash
public class Singleton {  
   private static class SingletonHolder {  
   private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
   }  
   private Singleton (){}  
   public static final Singleton getInstance() {  
   return SingletonHolder.INSTANCE;  
   }  
}
``

评价：这种方式使用了类装载的机制，保证了初始化实例时只有一个线程，在外部类被装载时，静态内部类并不会被装载，实现了懒加载。同时类的静态变量只会在第一次加载时初始化，所以在这里JVM帮我们保证了线程的安全性，在类初始化时，别的线程是无法进入的。
所以，第一推荐度，推荐使用

4.双重检查

public class Singleton {  
   private volatile static Singleton singleton;  
   private Singleton (){}  
   public static Singleton getSingleton() {  
   if (singleton == null) {  
       synchronized (Singleton.class) {  
       if (singleton == null) {  
           singleton = new Singleton();  
       }  
       }  
   }  
   return singleton;  
   }  
}

评价：既实现了线程安全，有实现了懒加载（lazy loading），由于java内存模型一些原因偶尔失败，在实际开发中，也还可以，第四推荐度，推荐使用

5.枚举

public enum Singleton {  
   INSTANCE;  
   public void whateverMethod() {  
   }  
}
下面是测试一下枚举如何调用

public static void main(String args[]){
Singleton instance=Singleton.INSTANCE;
}

评价：这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象，很强，也简单至极（但是jdk1.5 才有的枚举，部分人有些生疏），第二推荐度，所以推荐使用

单例模式的使用场景：
①在JDK中，java.lang.RunTime源码就是使用了饿汉式的单例模式
②需要频繁实例化然后销毁的对象。
③创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象
④有状态的工具类对象
⑤频繁访问数据库或文件的对象

生活中的实际应用场景：

1 .外部资源：每台计算机有若干个打印机，但只能有一个PrinterSpooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机。内部资源：大多数软件都有一个（或多个）属性文件存放系统配置，这样的系统应该有一个对象管理这些属性文件 
2. Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式（这个很熟悉吧），想想看，是不是呢，你能打开两个windows task manager吗？ 不信你自己试试看哦~ 
3. 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。 
4. 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。 
5. 应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，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。 
6. Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。 
7. 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。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的，因为何用单例模式来维护，就可以大大降低这种损耗。 
8. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。 
9. 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。

单例模式的优点：
1.在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
2.单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3.提供了对唯一实例的受控访问。
4.由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，当需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5.允许可变数目的实例。
6.避免对共享资源的多重占用。
单例模式的缺点：
1.不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2.由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3.单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4.滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。