背面试题day02--单例模式

单例模式（Binary Search）

单例模式定义
单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态。
单例模式的特点
1.单例类只能有一个实例。
2.单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3.单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
单例模式保证了全局对象的唯一性，比如系统启动读取配置文件就需要单例保证配置的一致性。
单例的四大原则
1.构造私有
2.以静态方法或者枚举返回实例
3.确保实例只有一个，尤其是多线程环境
4.确保反序列换时不会重新构建对象
实现单例模式的方式
（1）饿汉式（立即加载）：
饿汉式单例在类加载初始化时就创建好一个静态的对象供外部使用，除非系统重启，这个对象不会改变，所以本身就是线程安全的。
Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。（事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，会使Java单例实现失效）

public class Singleton1 {  
    /** 
     * 私有构造 
     */  
    private Singleton1() {  
        System.out.println("构造函数Singleton1");  
    }  
    /** 
     * 初始值为实例对象 
     */  
    private static Singleton1 single = new Singleton1();  
  
    /** 
     * 静态工厂方法 
     * @return 单例对象 
     */  
    public static Singleton1 getInstance() {  
        System.out.println("getInstance");  
        return single;  
    }  
    public static void main(String[] args){  
        System.out.println("初始化");  
        Singleton1 instance = Singleton1.getInstance();  
    }  
}  

（2）懒汉式（延迟加载）：
该示例虽然用延迟加载方式实现了懒汉式单例，但在多线程环境下会产生多个Singleton对象

public class Singleton2 {    
    /** 
     * 私有构造 
     */  
    private Singleton2() {  
        System.out.println("构造函数Singleton2");  
    }  
    /** 
     * 初始值为null 
     */  
    private static Singleton2 single = null;  
    /** 
     * 静态工厂方法 
     * @return 单例对象 
     */  
    public static Singleton2 getInstance() {  
        if(single == null){  
            System.out.println("getInstance");  
            single = new Singleton2();  
        }  
        return single;  
    }  
    public static void main(String[] args){  
  
        System.out.println("初始化");  
        Singleton2 instance = Singleton2.getInstance();  
    }  
}  

（3）同步锁（解决线程安全问题）：
在方法上加synchronized同步锁或是用同步代码块对类加同步锁，此种方式虽然解决了多个实例对象问题，但是该方式运行效率却很低下，下一个线程想要获取对象，就必须等待上一个线程释放锁之后，才可以继续运行。

public class Singleton3 {  
    /** 
     * 私有构造 
     */  
    private Singleton3() {}  
    /** 
     * 初始值为null 
     */  
    private static Singleton3 single = null;  
    public static Singleton3 getInstance() {  
        // 等同于 synchronized public static Singleton3 getInstance()  
        synchronized(Singleton3.class){  
            // 注意：里面的判断是一定要加的，否则出现线程安全问题  
            if(single == null){  
                single = new Singleton3();  
            }  
        }  
        return single;  
    }  
}  

（4）双重检查锁（提高同步锁的效率）：
使用双重检查锁进一步做了优化，可以避免整个方法被锁，只对需要锁的代码部分加锁，可以提高执行效率。

public class Singleton4 {  
    /** 
     * 私有构造 
     */  
    private Singleton4() {}  
    /** 
     * 初始值为null 
     */  
    private static Singleton4 single = null;  
    /** 
     * 双重检查锁 
     * @return 单例对象 
     */  
    public static Singleton4 getInstance() {  
        if (single == null) {  
            synchronized (Singleton4.class) {  
                if (single == null) {  
                    single = new Singleton4();  
                }  
            }  
        }  
        return single;  
    }  
}  

（5） 静态内部类：
这种方式引入了一个内部静态类（static class），静态内部类只有在调用时才会加载，它保证了Singleton 实例的延迟初始化，又保证了实例的唯一性。它把singleton 的实例化操作放到一个静态内部类中，在第一次调用getInstance() 方法时，JVM才会去加载InnerObject类，同时初始化singleton 实例，所以能让getInstance() 方法线程安全。
特点是：即能延迟加载，也能保证线程安全。
静态内部类虽然保证了单例在多线程并发下的线程安全性，但是在遇到序列化对象时，默认的方式运行得到的结果就是多例的。

public class Singleton5 {    
    /** 
     * 私有构造 
     */  
    private Singleton5() {}  
    /** 
     * 静态内部类 
     */  
    private static class InnerObject{  
        private static Singleton5 single = new Singleton5();  
    }  
    public static Singleton5 getInstance() {  
        return InnerObject.single;  
    }  
}  

（6）内部枚举类实现（防止反射攻击）：
事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的。这也就是我们现在需要引入的枚举单例模式。

public class SingletonFactory {    
    /** 
     * 内部枚举类 
     */  
    private enum EnumSingleton{  
        Singleton;  
        private Singleton6 singleton;  
  
        //枚举类的构造方法在类加载是被实例化  
        private EnumSingleton(){  
            singleton = new Singleton6();  
       }  
        public Singleton6 getInstance(){  
            return singleton;  
        }  
    }        
    public static Singleton6 getInstance() {  
        return EnumSingleton.Singleton.getInstance();  
    }  
}    
class Singleton6 {  
    public Singleton6(){}  
}