设计模式学习——单例模式

Posted 2021-02-14 cocoxu1992

　　在Java开发过程中，很多场景下都会碰到或要用到单例模式，在设计模式里也是经常作为指导学习的热门模式之一，相信每位开发童鞋都用到过。我们总是沿着前辈的足迹去做设定好的思路，往往没去探究为何这么做，所以这篇文章对单例模式做了详解。

一、单例模式定义：

　　单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。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。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头。

二、单例模式特点：
　　1、单例类只能有一个实例。
　　2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
　　3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

单例模式保证了全局对象的唯一性，比如系统启动读取配置文件就需要单例保证配置的一致性。

三、线程安全的问题

　　一方面在获取单例的时候，要保证不能产生多个实例对象，后面会详细讲到五种实现方式；

　　另一方面，在使用单例对象的时候，要注意单例对象内的实例变量是会被多线程共享的，推荐使用无状态的对象，不会因为多个线程的交替调度而破坏自身状态导致线程安全问题，比如我们常用的VO，DTO等（局部变量是在用户栈中的，而且用户栈本身就是线程私有的内存区域，所以不存在线程安全问题）。

四、单例模式的选择

　　还记得我们最早使用的MVC框架Struts1中的action就是单例模式的，而到了Struts2就使用了多例。在Struts1里，当有多个请求访问，每个都会分配一个新线程，在这些线程，操作的都是同一个action对象，每个用户的数据都是不同的，而action却只有一个。到了Struts2， action对象为每一个请求产生一个实例，并不会带来线程安全问题（实际上servlet容器给每个请求产生许多可丢弃的对象，但是并没有影响到性能和垃圾回收问题，有时间会做下研究）。

五、实现单例模式的方法

1.饿汉式单例（立即加载方式）

/**
 * 饿汉式单例:饿汉式单例在单例类被加载时候，就实例化一个对象交给自己的引用
 * @author coco.xu
 * @date 2019-03-21
 */
public class Singleton_1 {
    //在单例类被加载时候，就实例化一个对象交给自己的引用
    private static Singleton_1 singleton = new Singleton_1();
    //私有构造方法
    private Singleton_1(){
        
    }
    //静态工厂方法
    public static Singleton_1 getInstance(){
        return singleton;
    }
}

 

　　饿汉式单例在类加载初始化时就创建好一个静态的对象供外部使用，除非系统重启，这个对象不会改变，所以本身就是线程安全的。
　　Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。（事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论，姑且闭着眼就认为反射机制不存在。）

 2.懒汉式单例

/**
 * 懒汉式模式：懒汉式在调用取得实例方法的时候才会实例化对象
 * @author keke.xu
 * @date 2019-03-21
 */
public class Singleton_2 {
    private static Singleton_2 singleton;
    //私有构造
    private Singleton_2(){}

    public static synchronized Singleton_2 getInstance(){
        if(singleton==null){
            singleton = new Singleton_2();
        }
        return singleton;
    }
}