单例模式学习

单例模式

定义：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。

单例模式的通用结构图

Client为客户端，Singleton是单例类，通过调用Singleton.getInstance（）来获取实例对象。

1.单例模式的6种写法

单例模式有多种写法并且其各有利弊，现在我们来学习其中的6种写法。

[1] 饿汉模式

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

这种方式在类加载时就完成了初始化，所以类加载较慢，但获取对象的速度快。这种方式基于类加载机制，避免了多线程的同步问题。在类加载的时候就完成实例化，没有达到懒加载的效果。如果从始至终未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

[2].懒汉模式（线程不安全）

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

懒汉模式声明了一个静态对象，在用户第一次调用时初始化。这虽然节约了资源，但第一次加载时需要实例化，反应稍慢一些，而且在多线程时不能正常工作。

[3].懒汉模式（线程不安全）

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

这种写法能够在多线程中很好地工作，但是每次调用getInstance方法时都需要进行同步。这会造成不必要的同步开销，而且大部分时候我们是用不到同步的。所以，不建议用这种模式。

[4].双重检查模式（DCL）

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

这种写法在getSingleton方法中对Singleton进行了两次判空：第一次是为了不必要的同步，第二次是在 Singleton等于null的情况下才创建实例。在这里使用volatile会或多或少地影响性能，但考虑到程序的正确性，牺牲这点性能还是值得的。DCL的优点是资源利用率高。第一次执行getInstance时单例对象才被实例化，效率高。其缺点是第一次加载时反应稍慢一些，在高并发环境下也有一定的缺陷。DCL虽然在一定程度上解决了资源的消耗和多余的同步、线程安全等问题，但其还是在某些情况会出现失效的问题，也就是 DCL失效。这里建议用静态内部类单例模式来替代DCL。

[5].静态内部类单例模式

public class Singleton {
   public Singleton() {
   }
   public static Singleton getInstance() {
       return SingletonHolder.sInstance;
   }
   public static class SingletonHolder {
       private static final Singleton sInstance = new Singleton();
   }
}

第一次加载Singleton类时并不会初始化sInstance，只有第一次调用getInstance方法时虚拟机加载 SingletonHolder 并初始化 sInstance。这样不仅能确保线程安全，也能保证 Singleton 类的唯一性。所以，推荐使用静态内部类单例模式。

[6].枚举单例

public enum Singleton {
   INSTANCE;
   public void doSomeThing() {
   }
}

默认枚举实例的创建是线程安全的，并且在任何情况下都是单例。在上面讲的几种单例模式实现中，有一种情况下其会重新创建对象，那就是反序列化：将一个单例实例对象写到磁盘再读回来，从而获得了一个实例。反序列化操作提供了readResolve方法，这个方法可以让开发人员控制对象的反序列化。在上述几个方法示例中，如果要杜绝单例对象被反序列化时重新生成对象，就必须加入如下方法：

    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
       return singleton;
   }

枚举单例的优点就是简单，但是大部分应用开发很少用枚举，其可读性并不是很高。到这里单例模式的6种写法都介绍完了。至于选择用哪种形式的单例模式，则取决于你的项目本身情况：是否为复杂的并发环境，或者是否需要控制单例对象的资源消耗。

2.单例模式的使用场景

在一个系统中，要求一个类有且仅有一个对象，它的具体使用场景如下：

整个项目需要一个共享访问点或共享数据。
创建一个对象需要耗费的资源过多，比如访问I/O或者数据库等资源。
工具类对象。