设计模式（一）——单例模式
单例模式
在实际生产的项目中我们一般很少自己使用单例模式，但是在有过间接的使用过他，例如spring的bean单例。 定义：确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。构造器私有化，不能被new出来。
项目代码：Github
单例的应用
优点
- 在内存中只有一个实例， 减少了内存开支
- 当一个对象的产生需要 比较多的资源时， 如读取配置、 产生其他依赖对象时， 则可以通过在应用启动时直接产生一 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， 例如一个写文件动作， 由于只有一个实例存在 内存中， 避免对同一个资源文件的同时写操作。
- 单例模式可以避免对资源的多重占用， 例如一个写文件动作， 由于只有一个实例存在 内存中， 避免对同一个资源文件的同时写操作。
缺点
- 单例模式一般没有接口， 扩展很困难；
- 单例模式对测试是不利的。 在并行开发环境中， 如果单例模式没有完成， 是不能进行 测试的， 没有接口也不能使用mock的方式虚拟一个对象。
- 单例模式与单一职责原则有冲突。
几种单例实现：
1、饿汉模式
public class SingleDemo {
private static SingleDemo instance = new SingleDemo();
//私有化构造器
private SingleDemo() {
//防止其他通过反射调用构造方法，破解单例
if (instance != null) {
throw new RuntimeException();
}
}
//对外提供统一的访问点
public static SingleDemo getInstance() {
return instance;
}
}优点：
- 实例的初始化由JVM装载类的时候进行，保证了线程的安全性
- 实现简单方便，访问效率高
缺点：
- 不能实现懒加载，资源的利用率不高
2、懒汉模式
public class SingleDemo2 {
// 此处并不初始化实例
private static SingleDemo2 instance;
private SingleDemo2() {
if (instance != null) {
throw new RuntimeException();
}
}
/**
* 当调用此方法的时候才初始化实例， 为了实现线程安全，需要使用同步方法
*/
public static synchronized SingleDemo2 getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new SingleDemo2();
}
return instance;
}
}优点：
- 只有使用这个类的时候才初始化实例，优化了资源利用率
缺点：
- 为了实现线程安全，使用了同步方法获取，增加了访问的开销
3、双重检查
public class SingleDemo3 {
private static SingleDemo3 instance;
private SingleDemo3() {
if (instance != null) {
throw new RuntimeException();
}
}
public static SingleDemo3 getInstance() {
//第一重检查，提高效率
if (instance == null) {
synchronized (SingleDemo3.class) {
//第二重检查保证线程安全
if (instance == null) {
instance = new SingleDemo3();
}
}
}
return instance;
}
}优点：
- 实现懒加载
- 通过缩小同步区域和第一次检查提高访问效率
缺点：
- 为了实现线程安全，使用了同步方法获取，增加了访问的开销
4、静态内部类
public class SingleDemo4 {
private static SingleDemo4 instance;
private static class SingleDemo4Holder {
private static final SingleDemo4 instance = new SingleDemo4();
}
private SingleDemo4() {
if (instance != null) {
throw new RuntimeException();
}
}
/**
* 调用这个方法的时候，JVM才加载静态内部类，才初始化静态内部类的类变量。由于由JVM初始化，保证了线程安全性，
* 同时又实现了懒加载
*/
public static SingleDemo4 getInstance() {
return SingleDemo4Holder.instance;
}
}优点：
- 即实现了线程安全，又实现了懒加载
缺点：
- 实现稍显复杂
5、枚举类
public enum SingleDemo5 {
INSTANCE;
public void someMethod(){
}
}优点：
- 实现简单
- 线程安全
缺点：
- 不能实现懒加载
结论
如果需要懒加载就使用静态内部类方式，如果不需要就使用枚举方式
单例模式的扩展
如果要求一个类只能生产固定数量的实例。
public class SingleDemo6{
// 最多可以生成的单例数量
private static int maxNumberSingleDemo = 2;
// 定义列表存放实例
private static List<SingleDemo6> singleDemoList = new ArrayList<>();
//生成对象
static{
for(int i=0; i<maxNumberSingleDemo; i++){
singleDemoList.add(new SingleDemo6());
}
}
private SingleDemo6(){}
public static SingleDemo6 getInstance(){
Random random = new Random();
//随机调用一个实例
int number = random.nextInt(maxNumberSingleDemo);
return singleDemoList.get(number);
}
}这种需要产生固定数量对象的模式就叫做有上限的多例模式， 它是单例模式的一种扩展， 采用有上限的多例模式， 我们可以在设计时决定在内存中有多少个实例， 方便系统进行 扩展， 修正单例可能存在的性能问题， 提供系统的响应速度。 例如读取文件， 我们可以在系 统启动时完成初始化工作， 在内存中启动固定数量的reader实例， 然后在需要读取文件时就 可以快速响应。
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原始发表：2019-02-18，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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