设计模式之单例模式

什么是单例模式？

The Singleton Pattern 确保一个类只能有一个实例，并且提供给全局去使用它。

• 我们创造一个类并且使它自己去管理自己的一个单例，我们也得阻止其它的类里面声称这个类的实例，如果获得一个实例，必须通过这个类本身去创建。
• 我们需要给全局提供一个入口去获得这个类的实例：当我们需要这个实例,只是查询该类，该类就会返回一个单例。

为什么要使用单例模式？

有许多的对象，往往都仅需要一个实例，比如线程池、缓存、对话框、处理参数和注册设置的对象、日志对象和一些扮演驱动设备去服务的对象，比如打印机和显卡等，像这些类型的对象，如果我们实例化多于一个这样的实例，我们会运行出这样一系列的错误，像错误的编码方式，内存溢出，前后不一致的结果等等。
下面看一下单例模式的实现：

public class Singleton {

    private static Singleton uniqueInstanse;

    private Singleton() {

    }

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

关于jvm

我们有两个线程，同时各自处理这段代码

ChololateBoiler boiler = ChocolateBoiler.getInstance();
fill();
boil();
drain();

程序执行getinstance()方法和给唯一实例的赋值的顺序是不确定的。所以代码执行的交错可能产生两个对象。
因此，怎么解决这个问题呢？如下代码
处理多线程问题

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

这个解决方案时正确的，不过，这个同步关键字只有在第一次执行这段代码时才会有作用，换句话说，不做使用当我们已经有这个唯一实例时，就不需要这个synchronize方法，在第一次之后，synchronization就成为了不必要的花销。
那怎么改善一下多线程问题？

• 当应用对我们获得实例的性能不挑剔的时候，我们就不用做任务处理。
• 在把lazily created 变成eagerly created。

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return uniqueInstance;
    }
}

使用这个实现，我们依赖JVM当类加载的时候去创建唯一单例实例，在任何线程使用它的时候，JVM确保唯一实例的创建。

• 使用双重检查锁定去处理使用synchronization in getInstance();

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            synchronized (this) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

当单例实例话的时候，volatile 关键字确保在多线程情况下正确地处理唯一实例变量。
当使用getinstance() 存在性能问题时，使用这个方法可以彻底地降低花销。不过这个方法不能用在java1.4或者之前的版本。
单例模式讲到这里差不多就结束了。
为什么不能仅仅创建类的时候全部方法或者变量定义成静态的？，这个根单例不一样吗？
因为静态的方式初始是在java中处理，这些会变的非常肮脏，尤其是设计多个类的时候。通常这个方案使问题变得微妙，很难发现问题，当涉及到初始化顺序。除非有操作需要你去用这种反式去实现单例，最好使停留在面相对象的世界。在java中，全局变量是基于静态的对象引用。有很多不利的因素使用全局变量这种方式。全局变量意在鼓励开发者去污染命名空间对一些简单的对象，而单例模式不鼓励去这样做。