【设计模式】之单例模式

单例模式（创建型设计模式）

分为 ：饿汉式单例模式、懒汉式单例模式、线程安全的懒汉式单例模式；

标准回答 ：

• 含义：一个类仅有一个实例化对象，其最大特点是构造函数私有化；
• 特点：构造函数私有化，从而避免外界直接使用构造函数直接实例化该类的对象。
• 单例模式主要分为饿汉式，懒汉式，线程安全的懒汉式。
  • 饿汉式在类加载是就创建了实例对象，但是这样有可能造成资源的浪费；
  • 懒汉式，在类第一次被调用时创建实例，这样可能会造成线程安全问题；
  • 线程安全的懒汉式，则是在懒汉式的基础上加锁

一、单例模式要做的

• 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。（构造函数私有化）
• 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。（通过公有的getInstance方法，提供一个全局访问点）

二、单例模式主要解决的问题：

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

三、单例模式使用场景：

• 1、要求生产唯一序列号。
• 2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
• 3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

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1.饿汉式单例模式： 在类加载时就会初始化静态变量实例，这时候类的私有构造函数就会被调用，创建唯一的实例。

# 是否多线程安全：是；它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题
# 其他描述：
	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。

public class Singleton{
    //在类加载时就会初始化静态变量实例
	private static Singleton instance = new Singleton(); 
	// 构造方法私有,确保外界不能直接实例化
    private Singleton(){} 
    //通过公有的静态方法获取实例对象
    public static Singleton getInstance(){ 
        return instance; 
    } 
}

2.懒汉式单例模式： 类在加载时不会初始化静态变量instance，而是在第一次被调用时将自己初始化。

# 是否多线程安全：否；因为没有加锁 synchronized
# 其他描述：
	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，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。

public class Singleton { 
    //先置空，在调用的时候实例化对象
    private static Singleton instance = null; 
    // 私有构造方法,确保外界不能直接实例化。
    private Singleton() {} 
    // 通过公有的静态方法获取对象实例 
    public static Singleton getInstace() {
        if (instance == null) { 
            instance = new Singleton(); } 
        return instance; 
    } 
} 

问题：

如果线程A和B同时调用此方法，会出现执行if (instance == null)语句时都为真的情况，那么线程A和B都会创建一个对象，那内存中就会出现两个对象，这违反了单例模式的定义。

如何解决：线程安全的懒汉式

为解决这一问题，使用synchronized关键字对静态方法 getInstance()进行同步，防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

3.线程安全的的懒汉式单例模式：

# 是否多线程安全：是；因有加锁 synchronized
# 其他描述：
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 = null; 
    // 私有构造方法,确保外界不能直接实例化。 
    private Singleton() {} 
    // 通过公有的静态方法获取对象实例 
    synchronized public static Singleton getInstace() { 
        if (instance == null) { 
            instance = new Singleton(); 
        } 
        return instance; 
    } 
}

4.饿汉式和懒汉式的对比：

饿汉式单例类在资源利用效率上不如懒汉式单例类，但从速度和反应时间来看，饿汉式单例类要优于懒汉式单例类。

资源利用效率：饿汉式<懒汉式；

速度和反应上：饿汉式>懒汉式；

5.单例模式优缺点：

单例模式的优点：在一个对象需要频繁的销毁、创建；而销毁、创建性能又无法优化时，单例模式的优势尤其明显 ；

• 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销；尤其是频繁的创建和销毁实例
• 在一个对象的产生需要比较多资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在启用时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决；
• 单例模式可以避免对资源的多重占用；因为只有一个实例，避免了对一个共享资源的并发操作；
• 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问；

单例模式的缺点：

• 单例模式没有接口，不能继承；无法创建子类，扩展困难；若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现；
• 单例模式对测试不利；在并行开发环境中，如果采用单例模式的类没有完成，是不能进行测试的；
• 单例模式与单一职责原则有冲突；一个类应该只实现一个逻辑，而不关心它是否是单例的，是不是要用单例模式取决于环境