設計模式第五篇-單例模式

一、引言

單例模式應該是設計模式中比較簡單的一個，因為這個模式只有一個類，但不要小看這個設計模式，這個模式可是面試的時候很常見的一個。

單例模式有什麼的用處：有一些對象我們只需要一個的時候，比如線程池，緩存，註冊表等。

也就是說這個模式的作用是：保證只有一個實例對象。

二、單例模式

先看定義：確保一個類只有一個實例,並提供一個全局訪問點。

開始思考，我們如何確保只有一個實例？

首先要知道我們是如何創建的對象的，這個很容易回答：用new關鍵字，只要是公開類，我們在外部就可以無限的實例化，也是就說第一步就是要將類私有化。

如何私有化：使用私有構造構造器，一旦使用私有構造器，那麼外部便不能實例化。

可一旦使用私有構造器，那麼不是只有內部才能調用這個構造器麽？既然外部不能實例化，那麼如何去調用這個私有構造器呢？

這個時候靜態方法就起作用了，我們定義一個靜態方法，通過靜態方法去調用私有構造器，問題就解決了。

通過上面的思考，代碼就已經出來了：

//單例模式實現-懶漢式
public class Singleton {

    //利用靜態變數記錄類的唯一實例
    private static Singleton  uniqueInstance;
    //把構造器設置為私有，只有內部才可以調用構造器
    private Singleton(){}
    //用靜態方法實例化對象
    public static Singleton getInstance(){
        //如果為空則說明還沒有創建實例，這個時候我們可以創建，這個就是延時實例化，也就是傳說中的懶漢式
        if(uniqueInstance==null){
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
    public void showMsg(){
        System.out.println("其他方法，顯示數據");
    }
}

這種實現方法叫做懶漢式，但這種懶漢模式存在一個問題：線程不安全，在多線程情況下，完全有可能生成多個實例，這個時候可以用synchronized關鍵字來處理。

 public static synchronized Singleton getInstance(){
 ...
}

當然，加鎖會降低一些性能。

其實還有一種方法，那就是餓漢式：

//單例模式-餓漢式
public class Singleton1 {
    //初始化器重直接創建，可以保證線程安全
    private static Singleton1 uniqueInstance=new Singleton1();
    //靜態方法
    private Singleton1(){}
    //直接返回
    public static Singleton1 getInstance(){
        return uniqueInstance;
    }
}

這樣的方式容易產生垃圾對象，浪費一些記憶體，但是沒有加鎖，效率提高很多（一般情況下推薦使用這種方式）。

另外還有一種凡是：雙重檢查加鎖

//雙重加鎖方式
public class Singleton2 {
    //利用volatile 關鍵字保證多個線程正確使用uniqueInstance
    private volatile  static Singleton2 uniqueInstance;
    private Singleton2(){}

    public static Singleton2 getInstance(){
        //檢查實例，不存在則進入同步代碼塊
        if(uniqueInstance==null){
            //同步代碼塊
            synchronized (Singleton2.class){
                //進入代碼塊後，再判斷一次
                if(uniqueInstance==null){
                    uniqueInstance=new Singleton2();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

這種方式可以大大提高性能，就是實現有些複雜（且不支持1.4之前的版本）

三、總結

單例模式是一個相對簡單的模式，主要的核心在私有化構造器，及暴露一個靜態方法創建實例，再考慮多線程相關情況。

設計模式相關源碼地址：https://gitee.com/yuanqinnan/pattern