设计模式之单例模式

单例模式介绍
单例模式的八种写法
- 1、饿汉式（静态常量）
- 2、饿汉式（静态代码块）
- 3、懒汉式（线程不安全）
- 4、懒汉式（线程安全，同步方法）
- 5、懒汉式（线程不安全，同步代码块）
- 6、双重检查
- 7、静态内部类
- 8、枚举
单例模式JDK源码分析
单例模式注意事项和细节说明

单例模式介绍

类的单例设计模式，就是采取一定方法保证在整个软件系统中对某只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法 )。
比如 Hibernate中的SessionFactory，它充当数据存储源的代理并负责创建Session对象。SessionFactory 并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个SessionFactory就够，这时就会使用单例模式。

单例模式的八种写法

1、饿汉式（静态常量）
2、饿汉式（静态代码块）
3、懒汉式（线程不安全）
4、懒汉式（线程安全，同步方法）
5、懒汉式（线程不安全，同步代码块）
6、双重检查
7、静态内部类
8、枚举

1、饿汉式（静态常量）

步骤：（1）、将构造器私有化（2）、在类的内部创建对象（3）、向外暴露一个静态的公共方法

public class SingletonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);//true
        System.out.println(instance.hashCode() == instance1.hashCode());//true
    }
}

//饿汉式（静态变量）
class Singleton {
    //1、将构造器私有化
    private Singleton() {

    }

    //2、本类内部创建对象实例
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    //3、提供一个公有的静态方法,返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点说明
优点：
这种写法比较简单，就是在类装载的时候完成实例化，避免了线程同步问题。
缺点：
（1）、在类装载的时候就完成实例化，没达到 Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
（2）、虽然这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其它静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance就没有达到 lazy loading的效果
结论：这种单例模式可用，但可能造成内存浪费

2、饿汉式（静态代码块）

public class SingletonTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);//true
        System.out.println(instance.hashCode() == instance1.hashCode());//true
    }
}

//饿汉式（静态变量）
class Singleton {
    //1、将构造器私有化,外部能new
    private Singleton() {

    }

    //2、本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance;

    static {//在静态代码块中，创建单例对象
        instance = new Singleton();
    }

    //3、提供一个公有的静态方法,返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点说明
这种方式和静态常量饿汉式其实类似，只不过将例化程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候就执行静态代码块初始化实例。优缺点和上面是一样的。
结论：这种单例模式可用，但可能造成内存浪费

3、懒汉式（线程不安全）

public class SingletonTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);//true
        System.out.println(instance.hashCode() == instance1.hashCode());//true
    }
}

class Singleton {
    //1、构造方法私有化
    private Singleton(){}

    //2、创建本类对象的引用
    private static Singleton instance;

    //3、提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明
优点：
起到了 Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。
缺点：
如果在多线程下，一个线程进入了 if判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了此判断语句时便会产生多实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式
结论：在实际开发中，不能使用这种方式

4、懒汉式（线程安全，同步方法）

public class SingletonTest04 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);//true
        System.out.println(instance.hashCode() == instance1.hashCode());//true
    }
}

class Singleton {
    //1、构造方法私有化
    private Singleton(){}

    //2、创建本类对象的引用
    private static Singleton instance;

    //3、提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明
优点：
解决了线程不安全问题
缺点：
效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面如想获得该实例直接return就行了。
结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

5、懒汉式（线程不安全，同步代码块）

public class SingletonTest05 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);//true
        System.out.println(instance.hashCode() == instance1.hashCode());//true
    }
}

class Singleton {
    //1、构造方法私有化
    private Singleton(){}

    //2、创建本类对象的引用
    private static Singleton instance;

    //3、提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，但同步代码块不能解决线程安全问题
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明
这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，前面同步方法效率太低，因此改为同步代码块
但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了此判断语句，这时便会产生多个实例
结论：在实际开发中，不能使用这种方式

6、双重检查

public class SingletonTest06 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);//true
        System.out.println(instance.hashCode() == instance1.hashCode());//true
    }
}

class Singleton {
    //1、构造方法私有化
    private Singleton(){}

    //2、创建本类对象的引用
    private static volatile Singleton instance;

    //3、提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，同时解决了线程安全问题和效率问题，并可以懒加载，推荐使用
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明
优点：
Double -Check ，如代码中所示，进行了两次if 检查，这样就可以保证线程安全了。实例化代码只用执行一次，后面再访问时过不了第一个if，可直接return实例化对象，因此也避免了反复进行方法同步而导致效率低下
缺点：
暂无
结论：在实际开发中，推荐使用这种方式

7、静态内部类

注意：
（1）、当外部类被装载的时候，静态内部类SingletonInstance不会被装载
（2）、当调用getInstance方法时，静态内部类SingletonInstance才会被装载
（3）、当类装载的时候，线程是安全的

public class SingletonTest07 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);//true
        System.out.println(instance.hashCode() == instance1.hashCode());//true
    }
}

//饿汉式（静态变量）
class Singleton {
    //1、将构造器私有化
    private Singleton() {}

    //2、本类内部创建对象实例
    private static class SingletonInstance {
        private final static Singleton instance = new Singleton();
    }

    //3、提供一个公有的静态方法,返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.instance;
    }
}

优缺点说明
优点：
（1）、这种方式采用了类加载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
（2）、静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即被实例化，而是在需要时，调用getInstance方法，才会装载 Singleton类，从而完成Singleton的实例化。
（3）、类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以这里JVM帮助保证了线程的安全性，在类进行初始化时别的线程是无法入。
（4）、避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
缺点：
暂无
结论：在实际开发中，推荐使用这种方式

8、枚举

public class SingletonTest08 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance1 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance1);//true
        System.out.println(instance.hashCode() == instance1.hashCode());//true
    }
}

enum Singleton {
    INSTANCE;//属性
    public void sayOK() {
        System.out.println("ok~");
    }
}

优缺点说明
优点：
（1）、借助 JDK1.5 中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建的对象。
（2）、这种方式是 Effective Java作者Josh Bloch提倡的方式
缺点：
暂无
结论：推荐使用

单例模式JDK源码分析

在jdk中，java.lang.Runtime就是经典的单例模式（饿汉式）
如下，代码分析+Debug源码+代码说明

单例模式注意事项和细节说明

1、单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于那些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能
2、当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应获取对象的方法，而不是用new
3、单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗过多或耗费资源过多(即：重量级对象 )，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象 (比如数据源、session工厂等)

设计模式之单例模式

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