java设计模式——单例模式

一、什么情况下考虑使用“单例模式”？
          
        单例模式使得一个类在任何情况下只有一个对象，通常当需要一个类来管理共享的资源（例如：线程池、注册表，缓存等）可以使用单例模式，因为我们需要保证这些全局资源只有一份。

        单例模式的概念：

        单例模式确保一个类只能有一个实例，而且为这个实例提供了一个全局访问点。

二、如何实现单例模式？

        ①将构造方法私有化

        ②通过一个private静态变量记录单例类的唯一实例。

        ③定义一个获取该实例静态方法。        实现如下：

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){} //构造方法私有化

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

 以上便实现了简单的单例模式，但是在多线程时可能会出现错误，所以需要对程序进行简单的修改如下：

 

对getInstance()方法添加同步锁：

 

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

 这样可以保证在其他线程进入getInstance()方法时需等待其他方法执行完getInstance()方法。

 

 

然而如果程序访问getInstance()方法的频率很高，这就会产生效率问题，我们可以采用单例中的饿汉模式，代码如下：

 

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

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

    public static  Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
}

 这样就可以使得JVM在加载这个类时就创建这个类的唯一实例，那么即使在多线程中也不会出现问题。

 

 

        然而如果程序中我们可能很多情况下不要调用这个类的话，加载马上就创建实例，又会造成很大的浪费，我们该怎么办呢？

       可以使用“双重检查加锁”，在getInstance()中减少使用同步，只有在创建实例时添加同步锁，代码如下：

 

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueInstance;

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

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

 注意：uniqueInstance使用了volatile关键词修饰，volatile使得线程对缓存中数据的修改强制的写入主存，同时使得cpu中其他的线程缓存无效，需要从主存中重新读取（对多线程我也不太了解，以后慢慢学习吧）。

需要注意的是“双重检查加锁”不适用java 1.4及其以前版本。

 

在维基百科中也找到了关于延迟加载同时又避免加锁的另一个版本：

     In software engineering, the Initialization on Demand Holder (design pattern) idiom is a lazy-loaded singleton. In all versions of Java, the idiom enables a safe, highly concurrent lazy initialization with good performance.

 

public class Singleton {
    private static class LazyHolder{
       private static final Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    }

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

    public static  Singleton getInstance() {
        return LazyHolder.uniqueInstance;
    }
}