本文繼續(xù)介紹23種設(shè)計模式系列之單例模式。
概念：
Java中單例模式是一種常見的設(shè)計模式，單例模式的寫法有好幾種，這里主要介紹三種：懶漢式單例、餓漢式單例、登記式單例。
單例模式有以下特點：
1、單例類只能有一個實例。
2、單例類必須自己創(chuàng)建自己的唯一實例。
3、單例類必須給所有其他對象提供這一實例。
單例模式確保某個類只有一個實例，而且自行實例化并向整個系統(tǒng)提供這個實例。在計算機系統(tǒng)中，線程池、緩存、日志對象、對話框、打印機、顯卡的驅(qū)動程序?qū)ο蟪１辉O(shè)計成單例。這些應(yīng)用都或多或少具有資源管理器的功能。每臺計算機可以有若干個打印機，但只能有一個Printer
Spooler，以避免兩個打印作業(yè)同時輸出到打印機中。每臺計算機可以有若干通信端口，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)集中管理這些通信端口，以避免一個通信端口同時被兩個請求同時調(diào)用?？傊x擇單例模式就是為了避免不一致狀態(tài)，避免政出多頭。
一、懶漢式單例
[java]?view plain?copy ?print? //懶漢式單例類.在第一次調(diào)用的時候?qū)嵗约??? public?class?Singleton?{?? ????private?Singleton()?{}?? ????private?static?Singleton?single=null;?? ????//靜態(tài)工廠方法??? ????public?static?Singleton?getInstance()?{?? ?????????if?(single?==?null)?{???? ?????????????single?=?new?Singleton();?? ?????????}???? ????????return?single;?? ????}?? }??
Singleton通過將構(gòu)造方法限定為private避免了類在外部被實例化，在同一個虛擬機范圍內(nèi)，Singleton的唯一實例只能通過getInstance()方法訪問。
（事實上，通過Java反射機制是能夠?qū)嵗瘶?gòu)造方法為private的類的，那基本上會使所有的Java單例實現(xiàn)失效。此問題在此處不做討論，姑且掩耳盜鈴地認為反射機制不存在。）
但是以上懶漢式單例的實現(xiàn)沒有考慮線程安全問題，它是線程不安全的，并發(fā)環(huán)境下很可能出現(xiàn)多個Singleton實例，要實現(xiàn)線程安全，有以下三種方式，都是對getInstance這個方法改造，保證了懶漢式單例的線程安全，如果你第一次接觸單例模式，對線程安全不是很了解，可以先跳過下面這三小條，去看餓漢式單例，等看完后面再回頭考慮線程安全的問題：
1、在getInstance方法上加同步
[java]?view plain?copy ?print? public?static?synchronized?Singleton?getInstance()?{?? ?????????if?(single?==?null)?{???? ?????????????single?=?new?Singleton();?? ?????????}???? ????????return?single;?? }??
2、雙重檢查鎖定
[java]?view plain?copy ?print? public?static?Singleton?getInstance()?{?? ????????if?(singleton?==?null)?{???? ????????????synchronized?(Singleton.class)?{???? ???????????????if?(singleton?==?null)?{???? ??????????????????singleton?=?new?Singleton();??? ???????????????}???? ????????????}???? ????????}???? ????????return?singleton;??? ????}??
3、靜態(tài)內(nèi)部類
[java]?view plain?copy ?print? public?class?Singleton?{???? ????private?static?class?LazyHolder?{???? ???????private?static?final?Singleton?INSTANCE?=?new?Singleton();???? ????}???? ????private?Singleton?(){}???? ????public?static?final?Singleton?getInstance()?{???? ???????return?LazyHolder.INSTANCE;???? ????}???? }???? 這種比上面1、2都好一些，既實現(xiàn)了線程安全，又避免了同步帶來的性能影響。
二、餓漢式單例
[java]?view plain?copy ?print? //餓漢式單例類.在類初始化時，已經(jīng)自行實例化??? public?class?Singleton1?{?? ????private?Singleton1()?{}?? ????private?static?final?Singleton1?single?=?new?Singleton1();?? ????//靜態(tài)工廠方法??? ????public?static?Singleton1?getInstance()?{?? ????????return?single;?? ????}?? }?? 餓漢式在類創(chuàng)建的同時就已經(jīng)創(chuàng)建好一個靜態(tài)的對象供系統(tǒng)使用，以后不再改變，所以天生是線程安全的。
三、登記式單例(可忽略)
[java]?view plain?copy ?print? //類似Spring里面的方法，將類名注冊，下次從里面直接獲取。?? public?class?Singleton3?{?? ????private?static?Map?登記式單例實際上維護了一組單例類的實例，將這些實例存放在一個Map（登記?。┲?，對于已經(jīng)登記過的實例，則從Map直接返回，對于沒有登記的，則先登記，然后返回。?
這里我對登記式單例標(biāo)記了可忽略，我的理解來說，首先它用的比較少，另外其實內(nèi)部實現(xiàn)還是用的餓漢式單例，因為其中的static方法塊，它的單例在類被裝載的時候就被實例化了。
餓漢式和懶漢式區(qū)別
從名字上來說，餓漢和懶漢，
餓漢就是類一旦加載，就把單例初始化完成，保證getInstance的時候，單例是已經(jīng)存在的了，
而懶漢比較懶，只有當(dāng)調(diào)用getInstance的時候，才回去初始化這個單例。
另外從以下兩點再區(qū)分以下這兩種方式：
1、線程安全：
餓漢式天生就是線程安全的，可以直接用于多線程而不會出現(xiàn)問題，
懶漢式本身是非線程安全的，為了實現(xiàn)線程安全有幾種寫法，分別是上面的1、2、3，這三種實現(xiàn)在資源加載和性能方面有些區(qū)別。
2、資源加載和性能：
餓漢式在類創(chuàng)建的同時就實例化一個靜態(tài)對象出來，不管之后會不會使用這個單例，都會占據(jù)一定的內(nèi)存，但是相應(yīng)的，在第一次調(diào)用時速度也會更快，因為其資源已經(jīng)初始化完成，
而懶漢式顧名思義，會延遲加載，在第一次使用該單例的時候才會實例化對象出來，第一次調(diào)用時要做初始化，如果要做的工作比較多，性能上會有些延遲，之后就和餓漢式一樣了。
至于1、2、3這三種實現(xiàn)又有些區(qū)別，
第1種，在方法調(diào)用上加了同步，雖然線程安全了，但是每次都要同步，會影響性能，畢竟99%的情況下是不需要同步的，
第2種，在getInstance中做了兩次null檢查，確保了只有第一次調(diào)用單例的時候才會做同步，這樣也是線程安全的，同時避免了每次都同步的性能損耗
第3種，利用了classloader的機制來保證初始化instance時只有一個線程，所以也是線程安全的，同時沒有性能損耗，所以一般我傾向于使用這一種。
什么是線程安全？
如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結(jié)果和單線程運行的結(jié)果是一樣的，而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的，就是線程安全的。
或者說：一個類或者程序所提供的接口對于線程來說是原子操作，或者多個線程之間的切換不會導(dǎo)致該接口的執(zhí)行結(jié)果存在二義性,也就是說我們不用考慮同步的問題，那就是線程安全的。
應(yīng)用
以下是一個單例類使用的例子，以懶漢式為例，這里為了保證線程安全，使用了雙重檢查鎖定的方式：
[java]?view plain?copy ?print? public?class?TestSingleton?{?? ????String?name?=?null;?? ?? ????????private?TestSingleton()?{?? ????}?? ?? ????private?static?volatile?TestSingleton?instance?=?null;?? ?? ????public?static?TestSingleton?getInstance()?{?? ???????????if?(instance?==?null)?{???? ?????????????synchronized?(TestSingleton.class)?{???? ????????????????if?(instance?==?null)?{???? ???????????????????instance?=?new?TestSingleton();??? ????????????????}???? ?????????????}???? ???????????}??? ???????????return?instance;?? ????}?? ?? ????public?String?getName()?{?? ????????return?name;?? ????}?? ?? ????public?void?setName(String?name)?{?? ????????this.name?=?name;?? ????}?? ?? ????public?void?printInfo()?{?? ????????System.out.println("the?name?is?"?+?name);?? ????}?? ?? }??
可以看到里面加了volatile關(guān)鍵字來聲明單例對象，既然synchronized已經(jīng)起到了多線程下原子性、有序性、可見性的作用，為什么還要加volatile呢，原因已經(jīng)在下面評論中提到，
還有疑問可參考http://www.iteye.com/topic/652440
和http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html
[java]?view plain?copy ?print? public?class?TMain?{?? ????public?static?void?main(String[]?args){?? ????????TestStream?ts1?=?TestSingleton.getInstance();?? ????????ts1.setName("jason");?? ????????TestStream?ts2?=?TestSingleton.getInstance();?? ????????ts2.setName("0539");?? ?????????? ????????ts1.printInfo();?? ????????ts2.printInfo();?? ?????????? ????????if(ts1?==?ts2){?? ????????????System.out.println("創(chuàng)建的是同一個實例");?? ????????}else{?? ????????????System.out.println("創(chuàng)建的不是同一個實例");?? ????????}?? ????}?? }??
?運行結(jié)果：
結(jié)論：由結(jié)果可以得知單例模式為一個面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序提供了對象惟一的訪問點，不管它實現(xiàn)何種功能，整個應(yīng)用程序都會同享一個實例對象。
對于單例模式的幾種實現(xiàn)方式，知道餓漢式和懶漢式的區(qū)別，線程安全，資源加載的時機，還有懶漢式為了實現(xiàn)線程安全的3種方式的細微差別。
更多設(shè)計模式：23種設(shè)計模式系列
作者：jason0539
博客：http://blog.csdn.net/jason0539（轉(zhuǎn)載請說明出處）
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