设计模式-单例模式

单例模式

单例模式介绍

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。

优点

• 单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存的开销。
• 可以避免对资源的多重占用。
• 单例模式设置全局访问点，可以优化和共享资源的访问。

缺点

• 单例模式一般没有接口，扩展困难。如果要扩展，则除了修改原来的代码，没有第二种途径，违背开闭原则。
• 单例模式的功能代码通常写在一个类中，如果功能设计不合理，则很容易违背单一职责原则。

应用场景

• 需要频繁创建销毁的且功能相同的对象
• 只要求生成一个对象的类(只有一个总统)
• 创建实例占用资源较多，或实例化耗时较长，且经常使用(线程池)
• 频繁访问数据库或文件对象(数据库连接池)
• 对象需要被共享的场合(配置对象、连接池)

单例模式结构与实现

饿汉式单例

• 在类加载时就创建了对象(可能造成内存资源浪费)
• 构造器私有(避免外部调用生成新对象)
• 单例对象设置为常量(不可被篡改)

public class Hungry {

    // 一开始就创建了对象，可能会浪费空间
    private byte[] data = new byte[1024*1024];

    private Hungry(){}

    private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();

    public static Hungry getInstance(){
        return HUNGRY;
    }

}

懒汉式单例

• 在需要时才初始化实例
• 构造器私有(防止外部调用生成实例)
• volatile修饰单例保证在所有线程中同步可见

public class LazyMan {

    private LazyMan() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 创建了lazyMan！");
    }
	
	// Volatile保证多线程可见
    private volatile static LazyMan lazyMan;

    // 同步方法
    private static synchronized LazyMan getInstance(){
        if (lazyMan == null) {
           lazyMan = new LazyMan();
        }
        return lazyMan;
    }
}

DCL懒汉式单例

• 在需要时才初始化实例
• 构造器私有(防止外部调用生成实例)
• 单例对象变量使用volatile修饰(多线程可见，禁止指令重排)
• 双重检查，首次不加锁，第二次加锁再检查(提高效率，且保证并发安全)

public class LazyMan {

    private LazyMan() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 创建了lazyMan！");
    }

    private volatile static LazyMan lazyMan;

    // 双重检查锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
    private static LazyMan getInstance(){
        if (lazyMan == null) {
            // 避免并发条件下创建多次！
            synchronized (LazyMan.class){
                if (lazyMan == null) {
                    lazyMan = new LazyMan(); // 不是原子性操作
                    /*
                     * 1. 分配内存空间
                     * 2. 执行构造方法，初始化对象
                     * 3. 把这个对象指向这个空间
                     *
                     * 可能会出现 指令重排！123->132
                     *  还没有构造好就已经引用这个空间！lazyMan != null!
                     *  若此时其他线程调用该方法则直接返回还没创建好的 lazyMan!!
                     * 通过添加 volatile 在lazyMan引用上 禁止指令重排！
                     */
                }
            }
        }
        return lazyMan;
    }
}