单例模式

1.定义：单例模式，是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中，一个类只有一个对象实例。

2.结构：

　　

3.实现

1）饿汉模式：不管有没有使用，对象都已经创建了；

 1 // 饿汉式单例 2 public class Singleton { 3     // 私有构造 4     private Singleton() {} 5     // 饿汉模式对象从开始就已经创建了 6     private static Singleton single = new Singleton(); 7     // 静态工厂方法 8     public static Singleton getInstance() { 9         return single;10     }11 }

　　饿汉式单例在类加载初始化就创建好了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，那基本上会使所有的Java单例实现失效）

2）懒汉模式：如果未调用，对象不会创建，只有被使用时，创建对象。

 1 // 懒汉式单例（不考虑多线程情况） 2 public class Singleton { 3     // 懒汉模式对象在使用时才进行创建 4     private static Singleton instance ; // 将构造器私有化 5     private Singleton() {} 6     // 提供公开的方法获取当前类的对象 7     public static Singleton getInstance() { 8         // 判断对象是否存在，如果不存在new 9         if(instance==null) {10            instance = new Singleton();11         }12         return instance; 13     } 14 }

　　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single对象。

3）使用双重校验锁实现

 1 // 有同步锁效果的懒汉模式 2 public class Singleton { 3     private static volatile Singleton instance = null; 4     private Singleton() {} 5     public static Singleton getInstance() { 6         // 双重检查 7         if (instance == null) { 8             // 相当于对getInstance()进行了同步锁 9             synchronized (Singleton.class) {10                 if (instance == null) {11                     instance = new SingletonB();12                 }13             }14         }15         return instance; 16     }17 }

　　在方法上加synchronized同步锁或是用同步代码块对类加同步锁，此种方式解决了多个实例对象问题，使用双重检查进一步做了优化，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。

4.特点

　　i. 单例类只能有一个实例；

　　ii.单例类必须自己创建自己的唯一实例；

　　iii.单例类必须给所有其他对象提供这一实例；

5.优缺点

　　优点：

　　　　1）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（比如管理学院首页页面缓存）。

　　　　2）避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

　　缺点：

　　　　没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

6.适用环境

　　i.一个全局使用的类频繁地创建或销毁

　　ii.要求生产唯一序列号

　　iii.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

　　iv.创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如IO与数据库的连接等

　　v.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。每台计算机可以由若干个打印机，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。

7.应用

　　通过单例模式实现唯一序列号效果，有一个类Singleton，有一个静态属性i，这个属性从1开始，当调用sequence()方法时，自增1。模拟一个多线程效果，有10个线程调用Singleton类的sequence()方法，每个线程调用时，输出当前序列号。