设计模式学习笔记——单例模式

定义

单例模式（Singleton Pattern）是一个比较简单的模式，其定义如下：Ensure a class has only one instance, and provide a globalpoint of access to it.（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。）

通用代码

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

    // 限制产生多个对象
    private Singleton() {}

    // 通过该方法获得实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

    public static void doSomething() {
    }
}

优点

• 在内存中只有一个实例，不必频繁创建销毁，节约时空。
• 避免对资源的多重占用
• 可以在系统设置全局的访问点

缺点

• 一般没有接口，扩展很困难
• 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
• 单例模式与单一职责原则有冲突

使用场景

在一个系统中，要求一个类有且仅有一个对象，如果出现多个对象就会出现“不良反应”，可以采用单例模式。

饿汉式和懒汉式

上述通用代码为“饿汉式单例”，在一开始便初始化instance。还有一种“懒汉式单例”，在首次调用getInstance时初始化对象，但在高并发的情况下会出现线程同步问题，产生两个instance，方法是加入关键字synchronized。

实现代码如下：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    // 限制产生多个对象
    private Singleton() {}

    // 通过该方法获得实例对象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

    public static void doSomething() {
    }
}

注意事项

如果我们的一个单例对象在内存中长久不使用，JVM就认为这个对象是一个垃圾，在CPU资源空闲的情况下该对象会被清理掉，下次再调用时就需要重新产生一个对象。如果我们在应用中使用单例类作为有状态值（如计数器）的管理，则会出现恢复原状的情况，应用就会出现故障。如果确实需要采用单例模式来记录有状态的值，可以使用Spring框架中的bean让对象长久驻留内存。

其他探究

饿汉式在类装载时就会加载对象，而懒汉式每次进入getInstance方法都需要同步，浪费了许多判断时间。有没有一种实现方法能够同时改进这两个缺点呢？

我们可以利用JVM里的内部类来实现，保证线程安全性。代码如下：

public class Singleton {

    // 静态的成员式内部类，只有被调用到时才会加载
    private static class SingletonHolder {
        private static Singleton instance = new Singleton();

    }

    // 私有化构造方法
    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    public static void doSomething() {

    }
}