单例模式

单例模式(Singleton Pattern)：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，这个类称为单例类，它提供全局访问的方 法。单例模式是一种对象创建型模式

单例模式有三个要点：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它 必须自行向整个系统提供这个实例

单例的实现有多种方法，只要遵守单例的三个要点就可以；其中比较被熟知的有懒汉式和饿汉式，饿汉式是实现对简单的单例类，下面是两种的实现

//饿汉式public class HungrySingleton {private static HungrySingleton instance=new HungrySingleton();private HungrySingleton(){}public static HungrySingleton getInstance(){return instance;}
}

饿汉式单例类在类被加载时就将自己实例化，无须考虑多线程访问问题，可以确保实例的唯一性；从调用速度和反应时间角度来讲，由于单例对象一开始就得以创建，因 此要优于懒汉式单例。但是无论系统在运行时是否需要使用该单例对象，由于在类加载时该 对象就需要创建，因此从资源利用效率角度来讲，饿汉式单例不及懒汉式单例（在需要的new），而且在系统 加载时由于需要创建饿汉式单例对象，加载时间可能会比较长;

//懒汉式
public class GeneralSingleton {private static  GeneralSingleton instance=null;private GeneralSingleton(){}public static GeneralSingleton getInstance(){if (instance==null){instance=new GeneralSingleton();}return instance;}public static void main(String[] args) {GeneralSingleton instance = GeneralSingleton.getInstance();GeneralSingleton instance1 = GeneralSingleton.getInstance();System.out.println(instance==instance1);//true}
}

由于懒汉式通过lazy加载的方式，在某一瞬间线程A和线程B都在调用getInstance()方法，此时instance对象为null值，均能通 过instance == null的判断。由于实现了synchronized加锁机制，线程A进入synchronized锁定的代 码中执行实例创建代码，线程B处于排队等待状态，必须等待线程A执行完毕后才可以进入 synchronized锁定代码。但当A执行完毕时，线程B并不知道实例已经创建，将继续创建新的实 例，导致产生多个单例对象，违背单例模式的设计思想

public class GeneralSingleton {private static  GeneralSingleton instance=null;private GeneralSingleton(){}public static GeneralSingleton getInstance(){try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {System.out.println("我出异常了");}if (instance==null){instance=new GeneralSingleton();}return instance;}public static void main(String[] args) {TestThread[] threads=new TestThread[10];for (TestThread thread : threads) {thread=new TestThread();thread.start();}}
}
class TestThread extends Thread{@Overridepublic void run() {GeneralSingleton instance = GeneralSingleton.getInstance();System.out.println(instance.hashCode());}
}
output:15044586731469439972499783844499783844499783844499783844108981373712087896741504458673216270823

由上面的输出hashCode可以看出，我们得到并不是同一个对象，因此在此基础上就有多种实现方式

//双重检查锁定（DCL）
//双重检查锁定等机制进行控制，使用锁多次判断这将导致系统性能受到一定影响
public class LazySingleton {private volatile static LazySingleton instance=null;private LazySingleton(){}public static LazySingleton getInstance(){//第一次判断if (instance==null){//同步锁synchronized(LazySingleton.class){//第二次判断 如果去掉第二次判断，是否能保证获取同一个对象，是不能保证的。if (instance==null){instance=new LazySingleton();}}}return instance;}
}//通过IoDH技术实现懒汉式单例
public class LazySingleton1 {private LazySingleton1(){}private static class InnerClass{private final static LazySingleton1 instance=new LazySingleton1();}public static LazySingleton1 getInstance(){return InnerClass.instance;}
}

由于静态单 例对象没有作为LazySingleton1的成员变量直接实例化，因此类加载时不会实例化LazySingleton1，第一次 调用getInstance()时将加载内部类InnerClass，在该内部类中定义了一个static类型的变量 instance，此时会首先初始化这个成员变量，由Java虚拟机来保证其线程安全性，确保该成员 变量只能初始化一次。由于getInstance()方法没有任何线程锁定，因此其性能不会造成任何影响

优点：

1. 单例模式提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严 格控制客户怎样以及何时访问它

2. 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销 毁的对象单例模式无疑可以提高系统的性能

3. 允许可变数目的实例。基于单例模式我们可以进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获 得指定个数的对象实例，既节省系统资源，又解决了单例单例对象共享过多有损性能的问题

缺点：

1. 由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难

2. 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。因为单例类既充当了工厂角 色，提供了工厂方法，同时又充当了产品角色，包含一些业务方法，将产品的创建和产品的 本身的功能融合到一起

3. 现在很多面向对象语言(如Java、C#)的运行环境都提供了自动垃圾回收的技术，因此，如 果实例化的共享对象长时间不被利用，系统会认为它是垃圾，会自动销毁并回收资源，下次 利用时又将重新实例化，这将导致共享的单例对象状态的丢失

使用场景

1. 系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器或资源管理器，或者 需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象

2. 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途 径访问该实例