创建型模式——单例模式

创建型模式——单例模式
http://c.biancheng.net/view/1338.html

https://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意：
- 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。
- 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
一、介绍

意图：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。

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。

如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

关键代码：构造函数是私有的。

应用实例：
- 1、一个班级只有一个班主任。
- 2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
- 3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。
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。

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。
注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

2.实现

我们将创建一个 SingleObject 类。SingleObject 类有它的私有构造函数和本身的一个静态实例。

SingleObject 类提供了一个静态方法，供外界获取它的静态实例。SingletonPatternDemo，我们的演示类使用 SingleObject 类来获取 SingleObject 对象。

步骤 1

创建一个 Singleton 类。
SingleObject.java
1 public class SingleObject { 2 3 //创建 SingleObject 的一个对象 4 private static SingleObject instance = new SingleObject(); 5 6 //让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化 7 private SingleObject(){} 8 9 //获取唯一可用的对象 10 public static SingleObject getInstance(){ 11 return instance; 12 } 13 14 public void showMessage(){ 15 System.out.println("Hello World!"); 16 } 17 }
步骤 2

从 singleton 类获取唯一的对象。
SingletonPatternDemo.java
1 public class SingletonPatternDemo { 2 public static void main(String[] args) { 3 4 //不合法的构造函数 5 //编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的 6 //SingleObject object = new SingleObject(); 7 8 //获取唯一可用的对象 9 SingleObject object = SingleObject.getInstance(); 10 11 //显示消息 12 object.showMessage(); 13 } 14 }
步骤 3

执行程序，输出结果：
```
Hello World!
```
3.单例模式的几种实现方式

单例模式的实现有多种方式，如下所示：

1、懒汉式，线程不安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：否

实现难度：易

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。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。

简单点说，就是一个应用程序中，某个类的实例对象只有一个，你没有办法去new，因为构造器是被private修饰的，一般通过getInstance()的方法来获取它们的实例。

getInstance()的返回值是一个对象的引用，并不是一个新的实例，所以不要错误的理解成多个对象。

懒汉式：用的时候才创建
实例
public class Singleton { private volatile static Singleton singleton; private Singleton (){} public static Singleton getSingleton() { //提供一个静态变量的使用方法，用的时候才创建，即懒汉式. //第一次如果为null，就会创建一个。第二次就会直接使用。 if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }
接下来介绍的几种实现方式都支持多线程，但是在性能上有所差异。

2、懒汉式，线程安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：易

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）。
实例
1 public class Singleton { 2 private static Singleton instance; 3 private Singleton (){} 4 public static synchronized Singleton getInstance() { 5 if (instance == null) { 6 instance = new Singleton(); 7 } 8 return instance; 9 } 10 }
3、饿汉式

是否 Lazy 初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

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。
它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法，但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。
实例
1 public class Singleton { 2 private static Singleton instance = new Singleton(); //类初始化时，不管你要不要，就立即加载，即饿汉式 3 private Singleton (){} 4 public static Singleton getInstance() { 5 return instance; 6 } 7 }
4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）

JDK 版本：JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：较复杂

描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
getInstance() 的性能对应用程序很关键。
实例
1 public class Singleton { 2 private volatile static Singleton singleton; 3 private Singleton (){} 4 public static Singleton getSingleton() { 5 if (singleton == null) { 6 synchronized (Singleton.class) { 7 if (singleton == null) { 8 singleton = new Singleton(); 9 } 10 } 11 } 12 return singleton; 13 } 14 }
5、登记式/静态内部类

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：一般

描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。
实例
1 public class Singleton { 2 private static class SingletonHolder { 3 private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 4 } 5 private Singleton (){} 6 public static final Singleton getInstance() { 7 return SingletonHolder.INSTANCE; 8 } 9 }
6、枚举

JDK 版本：JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。
不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。
实例
public class SingletonPatternDemo2 {

public static void main(String[] args) {

Singleton2 instance = Singleton2.INSTANCE;

System.out.println("instance = " + instance);
instance.whateverMethod();
}
}

enum Singleton2 {
INSTANCE;

public void whateverMethod() {
System.out.println("ok......");
}
}
经验之谈：一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。

三、举例

1.饿汉式
```
 1 public class SingletongleHungry {
 2     public static void main(String[] args) {
 3            Teacher.getTeacher();
 4 
 5 
 6     }
 7 }
 8 class Teacher{
 9     private static Teacher teacher = new Teacher();
10 
11     private Teacher() {
12         System.out.println("I am a teacher");
13     }
14 
15     public static Teacher getTeacher(){
16         if (teacher == null ) {
17             teacher = new Teacher();
18         }else{
19             System.out.println("teacher had been created");
20         }
21         return teacher;
22     }
23 }
```
结果：
```
I am a teacher
teacher had been created
```
2.懒汉式
```
//用懒汉式单例模式模拟产生美国当今总统对象

public class SingletonLazy {
    public static void main(String[] args) {
        President zt1=President.getInstance();
        zt1.getName();    //输出总统的名字
        President zt2=President.getInstance();
        zt2.getName();    //输出总统的名字
        if(zt1==zt2) {
            System.out.println("他们是同一人！");
        } else {
            System.out.println("他们不是同一人！");
        }
    }
}
class President {
    private static volatile President instance=null;    //保证instance在所有线程中同步
    //private避免类在外部被实例化
    private President() {
        System.out.println("产生一个总统！");
    }
    public static synchronized President getInstance() {
        //在getInstance方法上加同步
        if(instance==null) {
            instance=new President();
        }
        else {
            System.out.println("已经有一个总统，不能产生新总统！");
        }
        return instance;
    }
    public void getName() {
        System.out.println("我是美国总统：特朗普。");
    }
}
```
结果：
```
产生一个总统！
我是美国总统：特朗普。
已经有一个总统，不能产生新总统！
我是美国总统：特朗普。
他们是同一人！
```
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c/s 自动升级(WebService)
反射实现不同模型相同属性赋值
 row_number() over()分页查询
 SQL函数
原文地址：https://www.cnblogs.com/aaaazzzz/p/12832877.html

创建型模式——单例模式

一、介绍

2.实现

步骤 1

SingleObject.java

步骤 2

SingletonPatternDemo.java

步骤 3

3.单例模式的几种实现方式

1、懒汉式，线程不安全

实例

2、懒汉式，线程安全

实例

3、饿汉式

实例

4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）

实例

5、登记式/静态内部类

实例

6、枚举

实例

三、举例

1.饿汉式

2.懒汉式