23種設(shè)計(jì)模式第四篇：java單例模式

定義：

        單例模式，是一種常用的軟件設(shè)計(jì)模式。在它的核心結(jié)構(gòu)中只包含一個(gè)被稱為單例的特殊類。通過單例模式可以保證系統(tǒng)中一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例。即一個(gè)類只有一個(gè)對象實(shí)例。

特點(diǎn)：

       1、單例類只能有一個(gè)實(shí)例。
　　2、單例類必須自己自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。
　　3、單例類必須給所有其他對象提供這一實(shí)例

單例模式的要點(diǎn)：

    1、私有的構(gòu)造方法
    2、指向自己實(shí)例的私有靜態(tài)引用
    3、以自己實(shí)例為返回值的靜態(tài)的公有的方法

單例模式根據(jù)實(shí)例化對象時(shí)機(jī)的不同分為兩種：

        一種是餓漢式單例，一種是懶漢式單例。
        餓漢式單例在單例類被加載時(shí)候，就實(shí)例化一個(gè)對象交給自己的引用；而懶漢式在調(diào)用取得實(shí)例方法的時(shí)候才會實(shí)例化對象。

代碼如下：

餓漢式單例

public class Singleton { 
  private static Singleton singleton = new Singleton(); 
  private Singleton(){} 
  public static Singleton getInstance(){ 
    return singleton; 
  } 
}

懶漢式單例

public class Singleton { 
  private static Singleton singleton; 
  private Singleton(){} 

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

單例模式還有一種比較常見的形式：雙重鎖的形式

public class Singleton{  
  private static volatile Singleton instance=null;  
  private Singleton(){    
  //do something
  }  
  public static Singleton getInstance(){    
    if(instance==null){      
      synchronized(SingletonClass.class){        
        if(instance==null){
          instance=new Singleton();
        }
      }
    }    
  return instance;
   }
}

        這個(gè)模式將同步內(nèi)容下方到if內(nèi)部，提高了執(zhí)行的效率，不必每次獲取對象時(shí)都進(jìn)行同步，只有第一次才同步，創(chuàng)建了以后就沒必要了。

        這種模式中雙重判斷加同步的方式，比第一個(gè)例子中的效率大大提升，因?yàn)槿绻麊螌觟f判斷，在服務(wù)器允許的情況下，假設(shè)有一百個(gè)線程，耗費(fèi)的時(shí)間為100*（同步判斷時(shí)間+if判斷時(shí)間），而如果雙重if判斷，100的線程可以同時(shí)if判斷，理論消耗的時(shí)間只有一個(gè)if判斷的時(shí)間。

        所以如果面對高并發(fā)的情況，而且采用的是懶漢模式，最好的選擇就是雙重判斷加同步的方式。

單例模式的優(yōu)點(diǎn)：

    1、在內(nèi)存中只有一個(gè)對象，節(jié)省內(nèi)存空間。
    2、避免頻繁的創(chuàng)建銷毀對象，可以提高性能。
    3、避免對共享資源的多重占用。
    4、可以全局訪問。

單例模式的優(yōu)點(diǎn)：

    1、擴(kuò)展困難，由于getInstance靜態(tài)函數(shù)沒有辦法生成子類的實(shí)例。如果要拓展，只有重寫那個(gè)類。
    2、隱式使用引起類結(jié)構(gòu)不清晰。
    3、導(dǎo)致程序內(nèi)存泄露的問題。

適用場景：

        由于單例模式的以上優(yōu)點(diǎn)，所以是編程中用的比較多的一種設(shè)計(jì)模式。以下為使用單例模式的場景：
        1、需要頻繁實(shí)例化然后銷毀的對象。
        2、創(chuàng)建對象時(shí)耗時(shí)過多或者耗資源過多，但又經(jīng)常用到的對象。
        3、資源共享的情況下，避免由于資源操作時(shí)導(dǎo)致的性能或損耗等
        4、控制資源的情況下，方便資源之間的互相通信。

單例模式注意事項(xiàng)： 

        只能使用單例類提供的方法得到單例對象，不要使用反射，否則將會實(shí)例化一個(gè)新對象。
        不要做斷開單例類對象與類中靜態(tài)引用的危險(xiǎn)操作。
        多線程使用單例使用共享資源時(shí)，注意線程安全問題。

關(guān)于Java中單例模式的一些常見問題：

單例模式的對象長時(shí)間不用會被jvm垃圾收集器收集嗎

        除非人為地?cái)嚅_單例中靜態(tài)引用到單例對象的聯(lián)接，否則jvm垃圾收集器是不會回收單例對象的。
jvm卸載類的判定條件如下：
        1，該類所有的實(shí)例都已經(jīng)被回收，也就是java堆中不存在該類的任何實(shí)例。
        2，加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收。
        3，該類對應(yīng)的java.lang.Class對象沒有任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。
        只有三個(gè)條件都滿足，jvm才會在垃圾收集的時(shí)候卸載類。顯然，單例的類不滿足條件一，因此單例類也不會被回收。

在一個(gè)jvm中會出現(xiàn)多個(gè)單例嗎

        在分布式系統(tǒng)、多個(gè)類加載器、以及序列化的的情況下，會產(chǎn)生多個(gè)單例，這一點(diǎn)是無庸置疑的。那么在同一個(gè)jvm中，會不會產(chǎn)生單例呢？使用單例提供的getInstance()方法只能得到同一個(gè)單例，除非是使用反射方式，將會得到新的單例。

代碼如下：

Class c = Class.forName(Singleton.class.getName()); 
Constructor ct = c.getDeclaredConstructor(); 
ct.setAccessible(true); 
Singleton singleton = (Singleton)ct.newInstance();

這樣，每次運(yùn)行都會產(chǎn)生新的單例對象。所以運(yùn)用單例模式時(shí)，一定注意不要使用反射產(chǎn)生新的單例對象。 

在getInstance()方法上同步有優(yōu)勢還是僅同步必要的塊更優(yōu)優(yōu)勢？

        因?yàn)殒i定僅僅在創(chuàng)建實(shí)例時(shí)才有意義，然后其他時(shí)候?qū)嵗齼H僅是只讀訪問的，因此只同步必要的塊的性能更優(yōu)，并且是更好的選擇。
        缺點(diǎn)：只有在第一次調(diào)用的時(shí)候，才會出現(xiàn)生成2個(gè)對象，才必須要求同步。而一旦singleton 不為null，系統(tǒng)依舊花費(fèi)同步鎖開銷，有點(diǎn)得不償失。

單例類可以被繼承嗎

        根據(jù)單例實(shí)例構(gòu)造的時(shí)機(jī)和方式不同，單例模式還可以分成幾種。但對于這種通過私有化構(gòu)造函數(shù)，靜態(tài)方法提供實(shí)例的單例類而言，是不支持繼承的。
        這種模式的單例實(shí)現(xiàn)要求每個(gè)具體的單例類自身來維護(hù)單例實(shí)例和限制多個(gè)實(shí)例的生成。但可以采用另外一種實(shí)現(xiàn)單例的思路：登記式單例，來使得單例對繼承開放。

轉(zhuǎn)自：java知音

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