设计模式---单例模式

单例模式

所谓类的单例模式，就是采取一定的方法保证整个软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得该对象实例的方法（静态方法）。

比如hibernate的SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并且创建Session对象，SessionFactory并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个SessionFactory就够。

八种方式：1.饿汉式（静态常量），2.饿汉式（静态代码块），3.懒汉式（线程不安全），4.懒汉式（线程安全，同步方法），5.懒汉式（线程安全，同步代码块），6.双重检查，7.静态内部类，8.枚举。

饿汉式（静态常量）

构造器私有化（防止外部new）
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法getinstance

//饿汉式
public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }
    // 2、类的内部创建对象
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    // 3、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点：
优点：写法简单，类装载时完成实例化，避免线程同步问题。
缺点：实例化过早，没有lazy loading的效果，可能会造成内存浪费。

饿汉式(静态代码块)

构造器私有化
类的内部创建对象
在静态代码块中创建对象
向外暴露一个静态的公共方法

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、在静态代码块中创建对象
    static {
        instance = new Singleton();
    }

    // 4、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点：类的实例化过程放在静态代码块中，优缺点和静态常量式的一样。

懒汉式（线程不安全）

构造器私有化
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法，当使用该方法时才去创建instance

// 1、构造器私有化
private Singleton() {
}

// 2、类的内部声明对象
private static Singleton instance;

// 3、向外暴露一个静态的公共方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
        instance = new Singleton();
    }
    return instance;
}

优缺点：相比前面的具有lazy loading的效果，但是只能在单线程时使用，多线程时，可能多个线程同时通过判断语句，会产生多个实例，这种方法不能使用，破坏了单例的初衷。

懒汉式（线程安全，同步方法）

构造器私有化
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：解决了线程不安全的问题，但是方法都需要同步，而且实例化代码只需要运行一次，该方法效率太低了，不推荐使用。

懒汉式（线程安全，同步代码块）

构造器私有化
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：改进了效率，但是在多线程中，假如一个线程进入了判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例，这种方法不能使用。

双重检查

构造器私有化
类的内部创建对象，同时用volatile关键字修饰修饰
向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块，并进行双重判断，解决线程安全问题

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象，同时用`volatile`关键字修饰修饰
    // volatile：保证变量在多线程之间的可见性
    private static volatile Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块，并进行双重判断，解决线程安全问题
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：Double Check概念保证了线程安全，延迟加载，效率高，实际开发中使用这种模式。

静态内部类

构造器私有化
定义一个静态内部类，内部定义当前类的静态属性
向外暴露一个静态的公共方法

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、定义一个静态内部类，内部定义当前类的静态属性
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.instance;
    }
}

优缺点：静态内部类方式在 Singleton 类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getlnstance方法，才会装载Singletonlnstance 类，从而完成 Singleton 的实例化，类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的，避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高，推荐使用。

枚举

public enum Singleton {
    INSTANCE;

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

这借助 JDK1.5 中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。

使用场景

单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多但又经常用到的对象（即：重量级对象）、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象（比如数据源、session 工厂等。

推荐使用双重检查，静态内部类。