设计模式——辛格尔顿（Singleton）

要想正确理解设计模式，首先必须明白它是为了解决什么问题而提出来的。

设计模式学习笔记

——Shulin

转载请注明出处：http://blog.csdn.net/zhshulin

单例模式属于设计模式中的创建模式，即创建对象时，不再由我们直接实例化对象，而是依据特定场景，由程序来确定创建对象的方式，从而保证更大的性能、更好的架构优势。

1、概念

单例模式确保某个类仅仅有一个实例。并且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

选择单例模式就是为了避免不一致状态。

使用Singleton的优点还在于能够节省内存。由于它限制了实例的个数，有利于Java垃圾回收（garbage collection）。

Singleton模式看起来简单。用法也非常方便，可是真正用好，是非常不easy，须要对Java的类线程内存等概念有相当的了解。

总之：假设你的应用基于容器。那么Singleton模式少用或者不用。能够使用相关替代技术。

2、特点

1）单例类仅仅能有一个实例

2）单例类必须自己创建自己的唯一实例

3）单例类必须给全部其它对象提供这一实例

3、应用举例

在非常多操作中，比方建立文件夹、数据库连接都须要这种单线程操作。

还有, singleton能够被状态化; 这样。多个单态类在一起就能够作为一个状态仓库一样向外提供服务。比方。你要论坛中的帖子计数器，每次浏览一次须要计数，单态类是否能保持住这个计数，而且能synchronize的安全自己主动加1，假设你要把这个数字永久保存到数据库，你能够在不改动单态接口的情况下方便的做到。

在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机能够有若干个打印机，但仅仅能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同一时候输出到打印机中。每台计算机能够有若干通信port，系统应当集中管理这些通信port，以避免一个通信port同一时候被两个请求同一时候调用。

4、实现

几种常见单例模式实现方法。通用的单例模式创建思想：

1）使用private改动该类构造器。从而将其隐藏起来，避免程序自由创建该类实例

2）提供一个public方法获取该类实例，且此方法必须使用static修饰（调用之前还不存在对象。因此仅仅能用类调用）

3）该类必须缓存已经创建的对象，否则该类无法知道是否以前创建过实例。也就无法保证仅仅创建一个实例。为此，该类须要一个静态属性来保持以前创建的实例。

4.1、饿汉模式

基本结构：

public class EagerSingleton {

    private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    /**

     * 私有默认构造方法

     */

    private EagerSingleton(){}

    /**

     * 静态工厂方法

     */

    public static EagerSingleton getInstance(){

        return instance;

    }

}

饿汉式是一种比較形象的称谓。

既然饿，那么在创建对象实例的时候就比較着急，于是在装载类的时候就创建对象实例。饿汉式是典型的空间换时间。当类装载的时候就会创建类的实例。无论你用不用，先创建出来。然后每次调用的时候。就不须要再推断，节省了执行时间。

4.2、懒汉模式

基本结构：

package org.zsl.designmode;

/**

 * 懒汉式，须要的时候才创建。典型的时间换空间

 * @author ZSL

 *

 */

public class LazySingleton {

	//静态属性用来缓存创建实例

	private static LazySingleton instance = null;

	//私有构造方法避免程序自由创建实例

	private LazySingleton(){}

	//静态公共方法用于取得该类实例

	public static synchronized LazySingleton getLazySingletonInstance(){

		if(instance == null){

			instance = new LazySingleton();

		}

		return instance;

	}

}

上面的懒汉式单例类实现里对静态工厂方法使用了同步化，以处理多线程环境。

懒汉式事实上是一种比較形象的称谓。既然懒。那么在创建对象实例的时候就不着急。

会一直等到立即要使用对象实例的时候才会创建，懒人嘛，总是推脱不开的时候才会真正去运行工作，因此在装载对象的时候不创建对象实例。

　　懒汉式是典型的时间换空间,就是每次获取实例都会进行推断，看是否须要创建实例，浪费推断的时间。

当然，假设一直没有人使用的话，那就不会创建实例，则节约内存空间

　　因为懒汉式的实现是线程安全的，这样会减少整个訪问的速度。并且每次都要推断。

那么有没有更好的方式实现呢？

4.3、双重检查加锁

能够使用“双重检查加锁”的方式来实现，就能够既实现线程安全。又能够使性能不受非常大的影响。

　　“双重检查加锁”指的是：并非每次进入getInstance方法都须要同步，而是先不同步，进入方法后。先检查实例是否存在，假设不存在才进行以下的同步块。这是第一重检查。进入同步块过后，再次检查实例是否存在。假设不存在。就在同步的情况下创建一个实例，这是第二重检查。这样一来，就仅仅须要同步一次了，从而降低了多次在同步情况下进行推断所浪费的时间。

　　“双重检查加锁”机制的实现会使用keywordvolatile。它的意思是：被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，全部对该变量的读写都是直接操作共享内存。从而确保多个线程能正确的处理该变量。

注意：在java1.4及曾经版本号中，非常多JVM对于volatilekeyword的实现的问题。会导致“双重检查加锁”的失败，因此“双重检查加锁”机制仅仅仅仅能用在java5及以上的版本号。

package org.zsl.designmode;

/**

 * 双重检查加锁，既实现线程安全。又可以使性能不受非常大的影响

 * @author ZSL

 *

 */

public class Singleton {

	//被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，全部对该变量的读写都是直接操作共享内存。从而确保多个线程能正确的处理该变量。

	private volatile static Singleton instance = null;

	//私有构造方法

	private Singleton(){};

	//公共静态方法获取实例

	public static Singleton getSingletonInstance(){

		if(instance == null){	//先检查实例是否存在，不存在。在进行同步

			synchronized (Singleton.class) {	//同步块。线程安全的创建实例

				if(instance == null){	//再次检查实例是否存在，假设不存在才真正的创建实例

					instance = new Singleton();

				}

			}

		}

		return instance;

	}

}

这样的实现方式既能够实现线程安全地创建实例，而又不会对性能造成太大的影响。

它仅仅是第一次创建实例的时候同步。以后就不须要同步了，从而加快了执行速度。

　　提示：因为volatilekeyword可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化，所以执行效率并非非常高。因此一般建议，没有特别的须要，不要使用。

也就是说，尽管能够使用“双重检查加锁”机制来实现线程安全的单例，但并不建议大量採用，能够依据情况来选用。

（原文地址：http://blog.csdn.net/zhshulin）