单例模式详解-优快云博客

一、定义：

单例模式最初的定义出现于《设计模式》（艾迪生维斯理, 1994）：“保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。”
Java中单例模式定义：“一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。”

二、要点：

单例模式的要点有三个：
一是某个类只能有一个实例；
二是它必须自行创建这个实例；
三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

从具体实现角度来说，就是以下三点：
一是单例模式的类只提供私有的构造函数；
二是类定义中含有一个该类的静态私有对象；
三是该类提供了一个静态的公有的函数用于创建或获取它本身的静态私有对象。

三、优缺点：

主要优点：
1、提供了对唯一实例的受控访问。
2、由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象单例模式无疑可以提高系统的性能。
3、允许可变数目的实例。

主要缺点：
1、由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
2、单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
3、滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

四、应用场景：

Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式。
windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。
网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。
数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的，因为何用单例模式来维护，就可以大大降低这种损耗。
多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式，所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例.

总结以上，不难看出：
　　单例模式应用的场景一般发现在以下条件下：
　　（1）资源共享的情况下，避免由于资源操作时导致的性能或损耗等。如上述中的日志文件，应用配置。
　　（2）控制资源的情况下，方便资源之间的互相通信。如线程池等。

五、实现方式：

一般Singleton模式通常有三种形式:
1.饿汉方式(不使用同步锁)：

//对第一行static的一些解释
// java允许我们在一个类里面定义静态类。比如内部类（nested class）。
//把nested class封闭起来的类叫外部类。
//在java中，我们不能用static修饰顶级类（top level class）。
//只有内部类可以为static。

public class Singleton{
    //在自己内部定义自己的一个实例，只供内部调用
    private final static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){}
    //这里提供了一个供外部访问本class的静态方法，可以直接访问
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

2.懒汉方式(使用同步锁)：

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

}

3.双重检验方式(使用同步锁)：

public class SingletonClass{
    private volatile static SingletonClass instance=null;
    private SingletonClass(){}
    public static SingletonClass getInstance(){
    public static Singleton getInstance(){    //对获取实例的方法进行同步
        if (instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                if (instance == null)
                    instance = new Singleton();  
            }
        }
        return instance;
    }
}

//这个模式将同步内容下方到if内部，提高了执行的效率；
//不必每次获取对象时都进行同步，只有第一次才同步，创建了以后就没必要了。
//这种模式中双重判断加同步的方式，比第一个例子中的效率大大提升，因为如果单层if判断，在服务器允许的情况下；
//假设有一百个线程，耗费的时间为100*（同步判断时间+if判断时间）；
//而如果双重if判断，100的线程可以同时if判断，理论消耗的时间只有一个if判断的时间。
//所以如果面对高并发的情况，而且采用的是懒汉模式，最好的选择就是双重判断加同步的方式。