设计模式之单例模式

核心作用

单例模式属于创建类型的一种常用的软件设计模式，可以保证一个类只有一个实例并提供一个访问该实例的全局访问点。

应用场景

常见应用场景

• Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式。
• Windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。
• 项目中，读取配置文件的类，一般也只有一个对象。没有必要每次使用配置文件数据，每次new一个对象去读取。
• 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
• 应用程序的日志应用，一般都使用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
• 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。
• 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
• Application 也是单例的典型应用（Servlet编程中会涉及到）。
• Spring中，每个Bean默认就是单例的，这样做的优点是Spring容器可以管理。
• Servlet编程中，每个Servlet也是单例。
• SpringMVC框架/Struts1框架中，控制器对象也是单例。

优点

• 由于单例模式只生成一个实例，减少了系统性能开销，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，然后永久驻留内存的方式来解决。
• 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化环共享资源访问，例如可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

常见的五种单例模式实现方式

• 主要：
  • 饿汉式（线程安全，调用效率高。 但是，不能延时加载。）
  • 懒汉式（线程安全，调用效率不高。 但是，可以延时加载。）
• 其他：
  • 双重检测锁式（由于JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题。不建议使用）
  • 静态内部类式（线程安全，调用效率高。 但是，可以延时加载）
  • 枚举式（线程安全，调用效率高，不能延时加载）

饿汉式

示例代码如下：

package com.msl.singleton;
/**
 * 测试饿汉式单例模式
 * @author Senley
 *
 */
public class SingletonDemo1 {
    
    //类初始化时，立即加载这个对象（没有延时加载的优势）。加载类时，天然的是线程安全的！
    private static SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();
    
    private SingletonDemo1() {
    }
    
    //方法没有同步，调用效率高！
    public static SingletonDemo1 getInstance() {
        return instance;
    }
    
}

懒汉式

示例代码如下：

package com.msl.singleton;

/**
 * 测试懒汉式单例模式
 * @author Senley
 *
 */
public class SingletonDemo2 {
    
    //类初始化时，不初始化这个对象（延时加载，真正用的时候再创建）。
    private static SingletonDemo2 instance;  
    
    private SingletonDemo2(){ //私有化构造器
    }
    
    //方法同步，调用效率低！
    public static  synchronized SingletonDemo2  getInstance(){
        if(instance==null){
            instance = new SingletonDemo2();
        }
        return instance;
    }
    
}

双重检测锁式

示例代码如下：

package com.msl.singleton;

/**
 * 双重检查锁实现单例模式
 * @author Senley
 *
 */
public class SingletonDemo3 { 

  private static SingletonDemo3 instance = null; 

  public static SingletonDemo3 getInstance() { 
    if (instance == null) { 
      SingletonDemo3 sc; 
      synchronized (SingletonDemo3.class) { 
        sc = instance; 
        if (sc == null) { 
          synchronized (SingletonDemo3.class) { 
            if(sc == null) { 
              sc = new SingletonDemo3(); 
            } 
          } 
          instance = sc; 
        } 
      } 
    } 
    return instance; 
  } 

  private SingletonDemo3() { 

  } 
    
}

静态内部类式

示例代码如下：

package com.msl.singleton;

/**
 * 测试静态内部类实现单例模式
 * 这种方式：线程安全，调用效率高，并且实现了延时加载！
 * @author Senley
 *
 */
public class SingletonDemo4 {
    
    private static class SingletonClassInstance {
        private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
    }
    
    private SingletonDemo4(){
    }
    
    //方法没有同步，调用效率高！
    public static SingletonDemo4  getInstance(){
        return SingletonClassInstance.instance;
    }
    
}

枚举式

示例代码如下：

package com.msl.singleton;

/**
 * 测试枚举式实现单例模式(没有延时加载)
 * @author Senley
 *
 */
public enum SingletonDemo5 {
    
    //这个枚举元素，本身就是单例对象！
    INSTANCE;
    
    //添加自己需要的操作！
    public void singletonOperation(){
    }
    
}