单例模式

单例模式（Singleton）

理论啥的就不自己说了，去网上抄一个。

单例对象（Singleton）是一种常用的设计模式。在Java应用中，单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处：

1、某些类创建比较频繁，对于一些大型的对象，这是一笔很大的系统开销。

2、省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力。

3、有些类如交易所的核心交易引擎，控制着交易流程，如果该类可以创建多个的话，系统完全乱了。（比如一个军队出现了多个司令员同时指挥，肯定会乱成一团），所以只有使用单例模式，才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

首先我们写一个简单的单例类：

package com.designPatterns.Singleton.Singleton;

public class Singleton {

/* 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 */
private static Singleton instance = null;

/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton() {
}

/* 静态工程方法，创建实例 */
public static Singleton getInstance(String msg) throws InterruptedException{
System.out.println("开始静态工程方法，创建实例 ."+msg);
if (instance == null) {
//Thread.sleep(5000);
System.out.println("创建."+msg);
instance = new Singleton();
}
System.out.println("结束静态工程方法，创建实例."+msg);
return instance;
}

/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return instance;
}

/**
* @param args
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Singleton.getInstance("main测试1");
Singleton.getInstance("main测试2");

//      TestThread testThread = new TestThread();
//      TestThread testThread2 = new TestThread();
//      testThread.start();
//      testThread2.start();
}

public static class TestThread extends Thread{
@Override
public void run() {
try {
Singleton.getInstance("2");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}

输出：

开始静态工程方法，创建实例 .main测试1
创建.main测试1
结束静态工程方法，创建实例.main测试1
开始静态工程方法，创建实例 .main测试2
结束静态工程方法，创建实例.main测试2

这个类可以满足基本要求，但是，像这样毫无线程安全保护的类，如果我们把它放入多线程的环境下，肯定就会出现问题了，多线程测试如下

package com.designPatterns.Singleton.Singleton;

public class Singleton {

/* 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 */
private static Singleton instance = null;

/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton() {
}

/* 静态工程方法，创建实例 */
public static Singleton getInstance(String msg) throws InterruptedException{
System.out.println("开始静态工程方法，创建实例 ."+msg);
if (instance == null) {
Thread.sleep(5000);//这里的5秒延迟，是为了测试多线程的时候用的，模拟两个线程同时进入这个方法引起的问题。
System.out.println("创建."+msg);
instance = new Singleton();
}
System.out.println("结束静态工程方法，创建实例."+msg);
return instance;
}

/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return instance;
}

/**
* @param args
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

//      Singleton.getInstance("main测试1");
//      Singleton.getInstance("main测试2");

TestThread testThread = new TestThread();
TestThread testThread2 = new TestThread();
testThread.start();
testThread2.start();
}

public static class TestThread extends Thread{
@Override
public void run() {
try {
Singleton.getInstance("2");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}

为了模拟多线程的情况，我们在获取单例的时候设定一个5秒的延迟，就会发现最终创建了两次对象，运行结果如下

开始静态工程方法，创建实例 .2
开始静态工程方法，创建实例 .2
创建.2
创建.2
结束静态工程方法，创建实例.2
结束静态工程方法，创建实例.2

这不是我们想要的结果。

然后，我们加入了锁“synchronized”

如果对“synchronized”不了解的同学可以先看看这里

/article/9197427.html

public class SingletonThread {

/* 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 */
private static SingletonThread instance = null;

/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private SingletonThread() {
//      try {
//          System.out.println("进入八秒休眠");
//          Thread.sleep(8000);
//      } catch (InterruptedException e) {
//          // TODO Auto-generated catch block
//          e.printStackTrace();
//      }
}

/* 静态工程方法，创建实例 */
public static synchronized  SingletonThread getInstance(String msg){
System.out.println("开始静态工程方法，创建实例 ."+msg);
if (instance == null) {
//           synchronized (instance) {  //这里这样写会报空指针错误
if (instance == null) {
System.out.println("创建单例."+msg);
instance = new SingletonThread();
System.out.println("创建单例完毕."+msg);
}
//             }

}
System.out.println("结束静态工程方法，创建实例."+msg);
return instance;
}

/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return instance;
}

/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//      Singleton singleton = new Singleton();
//      singleton.getInstance();

ThreadTestA threadTestA = new ThreadTestA();
ThreadTestB threadTestB = new ThreadTestB();
threadTestA.start();
threadTestB.start();
}

public static class ThreadTestA extends Thread{
@Override
public void run() {
SingletonThread.getInstance("ThreadTestA");
}
}

public static class ThreadTestB extends Thread{
@Override
public void run() {
SingletonThread.getInstance("threadTestB");
}
}
}

这里大家一定要注意synchronized（对象）的时候，对象不能为null不然会报空指针的错误。运行结果如下

开始静态工程方法，创建实例 .ThreadTestA
创建单例.ThreadTestA
创建单例完毕.ThreadTestA
结束静态工程方法，创建实例.ThreadTestA
开始静态工程方法，创建实例 .threadTestB
结束静态工程方法，创建实例.threadTestB

可以看出加了锁synchronized之后，也只创建了一个，达到了我们的要去。

接来下又要开始copy了

实际情况是，单例模式使用内部类来维护单例的实现，JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候，这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次，并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕，这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制，这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结一个完美的单例模式：

public class SingletonInnerClass {

/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private SingletonInnerClass() {
System.out.println("创建了一次");
}

/* 内部类维护单例  */
private static class SingletonFactory{
private static SingletonInnerClass instance = new SingletonInnerClass();
}

/* 静态工程方法，创建实例 */
public static SingletonInnerClass getInstance(String msg) {
System.out.println("开始静态工程方法，创建实例 ."+msg);
return SingletonFactory.instance;
}

/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return getInstance("readResolve");
}

/**
* @param args
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

//      Singleton.getInstance("main测试1");
//      Singleton.getInstance("main测试2");

TestThread testThread = new TestThread();
TestThread testThread2 = new TestThread();
testThread.start();
testThread2.start();
}

public static class TestThread extends Thread{
@Override
public void run() {
SingletonInnerClass.getInstance("2");
}
}
}

运行结果：

开始静态工程方法，创建实例 .2
开始静态工程方法，创建实例 .2
创建了一次

继续copy文字

其实说它完美，也不一定，如果在构造函数中抛出异常，实例将永远得不到创建，也会出错。所以说，十分完美的东西是没有的，我们只能根据实际情况，选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现：因为我们只需要在创建类的时候进行同步，所以只要将创建和getInstance()分开，单独为创建加synchronized关键字，也是可以的：

补充：采用”影子实例”的办法为单例对象的属性同步更新

public class SingletonProperties {

private static SingletonProperties instance = null;
private Vector properties = null;

public Vector getProperties() {
return properties;
}

public static synchronized void syncInit(){
if (instance == null) {
instance = new SingletonProperties();
}
}

/* 静态工程方法，创建实例 */
public static SingletonProperties getInstance(String msg) {
if (instance == null) {
syncInit();
}
return instance;
}

public void updateProperties() {
SingletonProperties shadow = new SingletonProperties();
properties = shadow.getProperties();
}
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub

}

}

这里我也没看出具体作用的，知道的大神麻烦告诉下。

结尾copy

通过单例模式的学习告诉我们：

1、单例模式理解起来简单，但是具体实现起来还是有一定的难度。

2、synchronized关键字锁定的是对象，在用的时候，一定要在恰当的地方使用（注意需要使用锁的对象和过程，可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁）。

到这儿，单例模式基本已经讲完了，结尾处，笔者突然想到另一个问题，就是采用类的静态方法，实现单例模式的效果，也是可行的，此处二者有什么不同？

首先，静态类不能实现接口。（从类的角度说是可以的，但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法，所以即使实现了也是非静态的）

其次，单例可以被延迟初始化，静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载，是因为有些类比较庞大，所以延迟加载有助于提升性能。

再次，单例类可以被继承，他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static，无法被覆写。

最后一点，单例类比较灵活，毕竟从实现上只是一个普通的Java类，只要满足单例的基本需求，你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能，但是静态类不行。从上面这些概括中，基本可以看出二者的区别，但是，从另一方面讲，我们上面最后实现的那个单例模式，内部就是用一个静态类来实现的，所以，二者有很大的关联，只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合，才能造就出完美的解决方案，就像HashMap采用数组+链表来实现一样，其实生活中很多事情都是这样，单用不同的方法来处理问题，总是有优点也有缺点，最完美的方法是，结合各个方法的优点，才能最好的解决问题！