单例模式

Posted 2020-08-14

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1.优缺点

　　单利模式就是在一个jvm中只能存在一个实例（不考虑反射）这样设计主要有两方面好处：

　　　　1.从jvm来说，对于频繁使用的对象，可以减去创建的时间（这对于重量级的对象，是非常客观的开销），由于new 对象的操作减少，对系统内存的使用频率降低，将会减轻GC压力，缩短GC停顿时间（摘自 java程序性能优化 --葛一鸣）。

　　　　2.从设计来讲，某些实例一个系统中本应只存在一个（逻辑上），并且只对同一对象操作，能有效的保证一致性（并发时可相应处理）。

　　同时也存在一些需要注意的问题：　　　

　　　　1、由于单利模式中没有抽象层，不利于扩展，所以很多责任都是自己扛，可能会导致单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。

　　　　2.如这个实例创建过程很慢而且不一定会用到，可能需要延迟加载。

　　　　3、滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

2.实现方式

　　实现单例的根本是私有化构造器（在类内部创建对象），然后根据不同的场景设计获取实例的方法，下面是几种常见的实现方式。

　　　　1.饿汉式： 这种方式在类加载时就完成了初始化，所以类加载较慢，但获取对象的速度快。 基于类加载机制实现可避免多线程的同步问题，但是也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显然没有达到延迟加载的效果。　　

 1 /**
 2  * 饿汉式
 3  */
 4 public class Singleton {
 5     private static Singleton instance = new Singleton();
 6     private Singleton (){}
 7     public static Singleton getInstance() {
 8         return instance;
 9     }
10 }

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　　　　2.懒汉式：可实现延迟加载，但是多线程下存在致命问题。

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

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　　　　3.改进的懒汉式（为解决线程同步问题），最简单的方法是对getInstance方法整体加关键字synchronized，但是这种实现方式效率会至少低2个数量级。其中一种不错的改进方式是双重检查模式（DCL），这种写法在getSingleton方法中对singleton进行了两次判空，第一次是为了不必要的同步，第二次是在singleton等于null的情况下才创建实例。在这里用到了volatile关键字，在这里使用volatile会或多或少的影响性能，但考虑到程序的正确性，牺牲这点性能还是值得的。DCL优点是资源利用率高，第一次执行getInstance时单例对象才被实例化，效率高。缺点是第一次加载时反应稍慢一些，在高并发环境下也有一定的缺陷（DCL失效），虽然发生的概率很小。

 1 public class Singleton {  
 2       private volatile static Singleton singleton;  
 3       private Singleton (){
 4       }   
 5       public static Singleton getInstance() {  
 6       if (instance== null) {  
 7           synchronized (Singleton.class) {  
 8           if (instance== null) {  
 9               instance= new Singleton();  
10           }  
11          }  
12      }  
13      return singleton;  
14      }  
15  } 

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　　　　4.静态内部类：既可以实现延迟加载，又不会有线程问题（推荐）