Java设计模式之单例模式

单例模式
这种模式的意义在于保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点，避免重复的创建对象，节省系统资源。

• 单例类只有一个实例
• 单例类必须自己创建自己的实例
• 单例类必须给所有其他的对象提供这一实例

设计思路：
创建一个类，将其默认构造方法私有化，使外界不能通过new Object来获取对象。同时提供一个对外界获取对象唯一实例方法。

public class SingleObject {
	//创建SingleObject的一个对象
	private static SingleObject instance = new SingleObject();

	//私有化默认构造方法-->类就不会被实例化
	private SingleObject() {

	}

	//获取唯一可用对象
	public static SingleObject getInstance() {
		return instance;
	}

	public void showMessage() {
		System.out.println("Hello World!");
	}
}

public class SingletonPatternDemo {
	public static void main(String[] args) {

		//不合法的构造函数
		//编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的
		//SingleObject object = new SingleObject();

		//获取唯一可用的对象
		SingleObject object = SingleObject.getInstance();

		//显示消息
		object.showMessage();
	}
}

单例模式的几种实现方式

1. 懒汉式（线程不安全----不推荐）

这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。

public class Singleton {
	private static Singleton instance;

	private Singleton() {

	}

	public Singleton getInstance() {
		if (instance == null) {
			new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

2. 懒汉式（线程安全----不推荐）

这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

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

3. 饿汉式（推荐使用）

这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。优点：没有加锁，执行效率会提高。缺点：类加载时就初始化，浪费内存。它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。

public class Singleton {
	private static Singleton instance = new Singleton();

	private Singleton() {

	}

	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
}

4. 双检锁/双重校验锁(推荐使用)

这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。getInstance() 的性能对应用程序很关键。

public class Singleton {
	//volatile 修饰变量  保证变量的可见性 如果值发生改变，其他线程立马可见
	private static volatile Singleton instance;

	private Singleton() {

	}

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

5. 静态内部类(推荐使用)

这种方式能达到双检锁方式一样的功效，对静态域使用延迟初始化，但实现更简单。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

public class Singleton {

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

6. 枚举(推荐使用)

这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。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，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。

public enum Singleton { 

    INSTANCE;  
    
    public void doMethod() {
    
    }  
}

总结
一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。