设计模式----单例模式

整理者：华科小涛@http://www.cnblogs.com/hust-ghtao/

本文介绍设计模式中的单例模式：

1. 应用背景

    单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。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。每台计算机可以有若干个打印机，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。

2. 懒汉式

• 简单情况（不考虑线程安全问题）

//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己
public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static Singleton instance = null;
    //静态工厂方法
    public static Singleton getInstance() {
         if (instance == null) {
             instance = new Singleton();
         }
        return instance;
    }
}

• 考虑线程安全情况

1、在getInstance方法上加同步

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

2、双重检查锁定

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

3、静态内部类

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

三种线程同步方法的比较：

第1种，在方法调用上面加上了同步，虽然线程安全了，但是每次都需要同步，会影响性能，毕竟99%的情况是不需要同步的。

第2种，在getInstance中做了两次实例是否为null的检查，确保只有第一次调用的时候才会同步，这样是线程安全的，同时避免了每次都同步的性能消耗。

第3种，利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程，所以也是线程安全的，同时没有性能损耗。

 

3. 饿汉式

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化
public class Singleton1 {
    private Singleton1() {}
    private static final Singleton1 single = new Singleton1();
    //静态工厂方法
    public static Singleton1 getInstance() {
        return single;
    }
}

饿汉式天生线程安全。

4. 总结

从名字上来说，饿汉和懒汉，

饿汉就是类一旦加载，就把单例初始化完成，保证getInstance的时候，单例是已经存在的了，

而懒汉比较懒，只有当调用getInstance的时候，才回去初始化这个单例。

另外从以下两点再区分以下这两种方式：

1、线程安全：

饿汉式天生就是线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题，

懒汉式本身是非线程安全的，需要采用线程同步措施。

2、资源加载和性能：

饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来，不管之后会不会使用这个单例，都会占据一定的内存，但是相应的，在第一次调用时速度也会更快，因为其资源已经初始化完成，

而懒汉式顾名思义，会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来，第一次调用时要做初始化，如果要做的工作比较多，性能上会有些延迟，之后就和饿汉式一样了。