单例模式

单例模式 

确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点

一、要点

一是某个类只能有一个实例；

二是它必须自行创建这个实例；

三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

单例模式是一种对象创建型模式。

如果使用多个类加载器，可能导致单例失效而产生多个实例。

二、经典单例模型代码

public class Singleton
{
private static Singleton instance=null; //静态私有成员变量
//私有构造函数
private Singleton()
{
}

//静态公有工厂方法，返回唯一实例
public static Singleton getInstance()
{
if(instance==null)
instance=new Singleton();
return instance;
}
}

三、多线程下的单例模型

多线程下可能会产生多个实例，为了避免这种情况，可以用以下三种方法：

（1）同步getInstance()

public class Singleton
{
private static Singleton instance=null; //静态私有成员变量
//私有构造函数
private Singleton()
{
}

public static <span style="background-color: rgb(255, 102, 0);">synchronized</span> Singleton getInstance()
{
if(instance==null)
instance=new Singleton();
return instance;
}
}


通过增加synchronized关键字到getInstance()方法中，迫使每个线程在进入这个方法之前，要先等候别的线程离开该方法。即，不会有两个线程同时进入这个方法。
这是保证可行的最直接做法，不考虑性能的话，可以使用这个方法。

（2）使用饿汉式单例创建实例，而不用懒汉式单例。

饿汉式

在类初始化的时候就创建实例

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

 private Singleton()
{
}

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

懒汉式

需要创建实例的时候才new实例

<pre name="code" class="java">public class Singleton
{
private static Singleton instance=null;

private Singleton()
{
}

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

饿汉式单例与懒汉式单例类比较

饿汉式单例类在自己被加载时就将自己实例化。单从资源利用效率角度来讲，这个比懒汉式单例类稍差些。从速度和反应时间角度来讲，则比懒汉式单例类稍好些。

懒汉式单例类在实例化时，必须处理好在多个线程同时首次引用此类时的访问限制问题，特别是当单例类作为资源控制器，在实例化时必然涉及资源初始化，而资源初始化很有可能耗费大量时间，这意味着出现多线程同时首次引用此类的机率变得较大，需要通过同步化机制进行控制。

（3）双重检查枷锁(double-checked locking)，在getInstance()中减少使用同步

public class Singleton
{
private<span style="background-color: rgb(255, 255, 255);"> <span style="color:#009900;"><span style="background-color: rgb(204, 102, 0);"><span style="color:#000000;">volatile</span></span> </span></span>static Singleton instance=null;

private Singleton(){}

public static Singleton getInstance()
{
 <span style="color:#CC6600;">if(instance == null)</span>{
<span style="background-color: rgb(204, 102, 0);">synchronized</span>(Singleton.class){
<pre name="code" class="java"> <span style="color:#CC6600;">if(instance == null)</span>{
<pre name="code" class="java"> instance=new Singleton(); }

}

} return instance;}}

volatile关键字确保：当instance变量被初始化为Singleton实例时，多个线程正确地处理instance变量。

这个方法可以大大地减少getInstance()的时间耗费，但是要确保使用的是java5以上的版本。

四、单例模式的优点

（1）提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它，并为设计及开发团队提供了共享的概念。

（2）由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象，单例模式无疑可以提高系统的性能。

（3）允许可变数目的实例。我们可以基于单例模式进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获得指定个数的对象实例。

五、缺点

（1）由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。

（2）单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。因为单例类既充当了工厂角色，提供了工厂方法，同时又充当了产品角色，包含一些业务方法，将产品的创建和产品的本身的功能融合到一起。

（3）滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；现在很多面向对象语言(如Java、C#)的运行环境都提供了自动垃圾回收的技术，因此，如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为它是垃圾，会自动销毁并回收资源，下次利用时又将重新实例化，这将导致对象状态的丢失。