设计模式 （二）单例模式（提供代码，浅显易懂）

1 概述

设计模式分为至种类型，共 23 种
● 1）创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式
● 2）结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式
● 3）行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式（责任链模式）

总结：

1 创建型模式， 就是创建对象
2 结构型模式，让我们的 软件有扩展性
3 行为型模式， 就是在方法层面，让方法的调用更加的合理

2 单例模式

就是整个系统中，一个类只能生成一个对象，并且整个类只是提供一个方法，让使用者得到他的一个对象实例（静态方法）

● 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（线程安全，同步代码块）
● 6）双重检查
● 7）静态内部类
● 8）枚举

2.1 饿汉式（静态常量）

● 1）构造器私有化（防止外部 new）
● 2）类的内部创建对象
● 3）向外暴露一个静态的公共方法 getInstance

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部创建对象
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点

● 1）优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题
● 2）缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到 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
● 3）这种方式基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题。不过，instance 在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getlnstance 方法，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（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 Lazy loading 的效果
● 4）结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

2.2 饿汉式（静态代码块）

● 1）构造器私有化
● 2）类的内部声明对象
● 3）在静态代码块中创建对象
● 4）向外暴露一个静态的公共方法

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、在静态代码块中创建对象
    static {
        instance = new Singleton();
    }

    // 4、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点

● 1）这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
● 2）结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

2.3 懒汉式（线程不安全）

● 1）构造器私有化
● 2）类的内部创建对象
● 3）向外暴露一个静态的公共方法，当使用到该方法时，才去创建 instance

// 1、构造器私有化
private Singleton() {
}

// 2、类的内部声明对象
private static Singleton instance;

// 3、向外暴露一个静态的公共方法，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

● 1）起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用
● 2）如果在多线程下，一个线程进入了判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例
● 3）结论：在实际开发中，不要使用这种方式

2.4 懒汉式（线程安全，同步方法）

● 1）构造器私有化
● 2）类的内部创建对象
● 3）向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，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

● 1）解决了线程不安全问题
● 2）效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getlnstance()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，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低
● 3）结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

2.5 懒汉式（线程安全，同步代码块）

● 1）构造器私有化
● 2）类的内部创建对象
● 3）向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，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

● 1）这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的的代码块
● 2）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判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例
● 3）结论：在实际开发中，不能使用这种方式

2.6 双重检查（推荐使用）

● 1）构造器私有化
● 2）类的内部创建对象，同时用volatile关键字修饰修饰，关键字可以让更改立马更新到缓冲
● 3）向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块，并进行双重判断，解决线程安全问题

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象，同时用`volatile`关键字修饰修饰
    private static volatile Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块，并进行双重判断，解决线程安全问题
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点

● 1）Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的，我们进行了两次检查，这样就可以保证线程安全了
● 2）这样实例化代码只用执行一次，后面再次访问时直接 return 实例化对象，也避免的反复进行方法同步
● 3）线程安全；延迟加载；效率较高
● 4）结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

2.6.1 为什么推荐使用

主要就是解决 多线程的问题
如果A线程进入了synchronized的代码块立马，这个时候卡住了，B进入创建了对象，在这个代码块立马，第二次判断是否创建了对象，所以当A回来的时候，继续判断；

所以就是双重判断；

2.7 静态内部类（推荐使用）

● 1）构造器私有化
● 2）定义一个静态内部类，内部定义当前类的静态属性
● 3）向外暴露一个静态的公共方法

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、定义一个静态内部类，内部定义当前类的静态属性
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.instance;
    }
}

● 1）这种方式采用了类装载的机制，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实例化，而是在需要实例化时，调用getlnstance方法，才会装载Singletonlnstance 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，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的
● 4）优点：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
● 5）结论：推荐使用

jvm  装载类的时候，是线程安全的；这个是jvm人家自己的规则，就是线程安全的

2.8 枚举（推荐使用）

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

优缺点

● 1）这借助 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新的对象
● 2）这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式
● 3）结论：推荐使用

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、创建对象时耗时过多或耗费资源过多但又经常用到的对象（即：重量级对象）、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）