设计模式学习笔记-(1)Singleton模式

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#设计模式 #null #class #多线程 #数据库 #jdk

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本文深入探讨了单例模式的设计原则及其实现方法，包括懒汉式、饿汉式及双重检查锁定等多种实现方式，并分析了它们在多线程环境下的表现。

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目的：保证一个类仅有一个实例，并为该实例提供也个安全的全局访问点

用途：在很多时候，系统中需要某个类只有一个实例，例如连接数据库时的驱动程序注册，加载属性文件等。

实现的核心是要有一个私有的构造方法，静态实例变量，以及返回该静态变量的公有静态方法作为全局访问接口。

一个最基本的实现：

public class Singleton {
private static Singleton instance = null; // 静态实例变量

private Singleton() { // 私有的构造方法
}

    public static Singleton getInstance() { // 公有的全局访问接口
       if (instance == null) { // 检查是否已经实例化，以保证只有一个实例
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

这种实现在单线程环境下是没有什么问题的，但是在多线程环境下就会出现问题，例如现在有两个线程A，B，当A执行完红色的判断语句后切换到线程B，假设此时instance尚未实例化，B执行判断，条件为真，进行实例化instance，返回，当再次切换到线程A时，继续上一次的执行，实例化instance，这是系统中就存在了两个实例。

最简单的改进方法就是在对getInstance方法进行同步限制，也就是

public static synchronized Singleton getInstance() {…}

但是这样synchronized的效率很差，存在更好的改进方法

1.直接加载

通常使用的都是晚加载（Lazy mode），需要时在实例化，但是，有时能够确定系统中肯定要存在一个该类的实例，直接加载是一种简单的实现方式

public class SingletonEagerInstantiation {
private static SingletonEagerInstantiation instance = new SingletonEagerInstantiation(); //直接静态实例化

private SingletonEagerInstantiation() {
}

    public static SingletonEagerInstantiation getInstance() {
        return instance;//直接返回
    }
}

2.双重检查

刚才使用synchronized关键字时，出现了效率差的现象，是因为无论instance是否已经实例化了都要进行同步，synchronized效率很差，而使用双重检查，先判断instance是否已经实例化，如果为空在进行同步，这样就提高了效率，而且这种实现方式也提供了晚加载的能力，但是注意volatile关键字限制了该种实现方式只能用于jdk1.5以上版本

public class SingletonDoubleCheck {
    private static volatile SingletonDoubleCheck instance = null;
    private SingletonDoubleCheck() {
    }
    public static SingletonDoubleCheck getInstance() {
        if (instance == null) {//先判断
            synchronized (SingletonDoubleCheck.class) {//如果没有实例化，同步
                if (instance == null) {//再次判断
                    instance = new SingletonDoubleCheck();//实例化
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}