設計模式：單例模式

什麼是單例模式

• 單例模式（Singleton Pattern）是一個比較簡單的模式，實際應用很廣泛，比如 Spring 中的Bean實例就是一個單例對象。
• 文章首發於作者微信公眾號【碼猿技術專欄】設計模式：單例模式，原創不易，喜歡的支持一下！！！！
• 定義：確保某一個類 只有一個實例，而且自行實例化並向整個系統提供這個實例。

單例模式的優缺點

• 評價任何一種事務都要從兩個方面去看，不能單一的評價。下麵來看看單例模式有什麼優缺點。

優點

• 只有一個實例，減少了記憶體的開銷，尤其是頻繁的創建和銷毀實例。
• 單例模式可以避免對資源的多重占用，例如一個寫文件動作，由於只有一個實例存在 記憶體中，避免對同一個資源文件的同時寫操作。
• 單例模式可以在系統設置全局的訪問點，優化和共用資源訪問，例如可以設計一個單 例類，負責所有數據表的映射處理。

缺點

• 單例模式一般沒有介面，很難擴展（根據環境而定）。
• 單例模式與單一職責原則有衝突。一個類應該只實現一個邏輯，而不關心是否是單例的。

單例模式的實現

• 單例模式有很多的實現方式，但是各種實現的方式都有其優缺點，下麵來看看各種的實現方式。
• 單例模式的實現滿足以下幾點：
  • 構造方法私有。
  • 有一個靜態方法獲取該類的實例。
  • 該類保證只有一個實例。

懶漢式

• 懶漢式是當用到這個對象的時候才會創建。
• 優點：只有用到的時候才會創建這個對象，因此節省資源。
• 簡單的實現如下：

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

• 上面的代碼算是基本滿足了單例模式，但是不能滿足線程安全，一旦在多線程的環境下仍然是不能保證該類是單例的。
• 如何保證線程安全，當然是加鎖了，我們可以加線程同步鎖synchronized，實現如下：

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

• 此種實現方式雖然滿足了線程安全，但是加鎖勢必會影響性能。

餓漢式

• 餓漢式和懶漢式恰巧相反，在類載入的時候就創建實例。
• 優點：還沒用到就創建，浪費資源。
• 缺點：在類載入的時候就創建，線程安全。
• 實現如下：

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

雙重校驗鎖

• 屬於懶載入的一種實現方式，採用雙重校驗的機制，在多線程的情況仍然保持高性能。
• 實現如下：

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

匿名內部類/靜態內部類

• 利用靜態變數、靜態代碼塊、靜態方法都是在類載入的時候只載入一次的原理。
• 實現如下：

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
    return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}

總結

• 單例模式的實現雖然很簡單，但是也要確保實現的性能和線程安全的問題。
• 單例模式的實現主流的就是以上介紹的幾種，分別是懶漢式線程不安全、懶漢式線程安全、餓漢式、雙重校驗鎖的實現、靜態內部類的實現。這幾種方式各有優缺點，陳某推薦使用靜態內部類的實現方式。
• 單例模式也是Spring使用的一種設計模式，保證了Bean的單實例才能管理和監控Bean的創建和銷毀。