单例模式及其实现

一、简介

作用：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点

主要解决：一个全局使用的对象频繁地创建与销毁

何时使用：当需要控制实例数目，节省系统资源的时候

如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建

关键代码：构造函数是私有的

优点：

1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）
2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）

缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化

使用场景：

1、要求生产唯一序列号
2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等

二、实现 1、饿汉式

饿汉式的意思就是程序在加载的时候就创建单例

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

这就是一个饿汉式的简单实现。private保证构造函数不能在别的类中调用，static保证类加载时就会创建对象且线程安全。可直接通过Singleton.instance访问唯一实例

但是，更加推荐使用枚举类

enum Singleton {
    instance;
}

一行，就一行。不仅保证了唯一实例，而且保证了反序列化后的实例唯一性（这里的深层原因等到以后有时间再深究）

2、懒汉式

懒汉式就是说第一次使用这个实例时再创建实例，之后再使用就可以直接调用

优点：减少内存开销

缺点：实现比饿汉式更加复杂，需要考虑线程安全

既然要保证线程安全，最简单的方法就是加synchronized锁

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        return instance != null ? instance : new Singleton();
    }
}

但是缺点就是锁开销太大，所以有一种基于双重检查的懒汉式实现

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

注意到instance使用了volatile关键字，在获取instance时，不是一定要加synchronized锁，而是先检查是否已经实例化，如果没有，再加锁，再检查是否需要实例化，这就是双重检查

因为只有第一次实例化时需要加锁，所以比直接用锁效率更高

单例模式及其实现

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