Java 設計模式之單例模式

概念：

單例模式：一個類中只有一個實例。

一個類有且僅有一個實例，而且提供了一個全局的訪問點。

使用該模式的原由：

　　當咱們在瀏覽網站時，有些網站會顯示「當前在線人數」。一般，實現這個功能的辦法是將登錄的每個IP存儲在一個內存、文件或者數據庫中，每多一個IP，就實現「+1」。通常就是用一個方法，好比add()，實現「+1」的功能，好比用「update」語句，先獲取數據庫中存儲的數據，再+1，更新數據庫中的數據，,而後保存；顯示在頁面時，再經過另外的方法獲取數據庫中的數據便可。可是，當多個用戶同時登錄時，若是每個都要new一個對象，而後再經過「對象.方法名」調用執行add()方法，再將數據存儲到數據庫中，這樣就會致使多個用戶沒法將實際的用戶數據準確的記錄到數據庫中。因此，把這個計數器設計爲一個全局對象（全部人都使用這一個對象，而不是用一個，new一個），全部人都共用同一份數據，就能夠避免相似的問題，這就是咱們所說的單例模式的其中的一種應用。

 

一樣的，還有其餘場景中，也會遇到類似的情景，使用到相似的思路。好比：

　　 1.外部資源：每臺計算機有若干個打印機，但只能有一個PrinterSpooler，以免兩個打印做業同時輸出到打印機。內部資源：大多數軟件都有一個（或多個）屬性文件存放系統配置，這樣的系統應該有一個對象管理這些屬性文件 
　　 2. Windows的Task Manager（任務管理器）就是很典型的單例模式（這個很熟悉吧），想一想看，是否是呢，你能打開兩個windows task manager嗎？ 不信你本身試試看哦~ 
　　 3. windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的單例應用。在整個系統運行過程當中，回收站一直維護着僅有的一個實例。 
　　 4. 網站的計數器，通常也是採用單例模式實現，不然難以同步。 
　　 5. 應用程序的日誌應用，通常都何用單例模式實現，這通常是因爲共享的日誌文件一直處於打開狀態，由於只能有一個實例去操做，不然內容很差追加。 
　　 6. Web應用的配置對象的讀取，通常也應用單例模式，這個是因爲配置文件是共享的資源。 
　　 7. 數據庫鏈接池的設計通常也是採用單例模式，由於數據庫鏈接是一種數據庫資源。數據庫軟件系統中使用數據庫鏈接池，主要是節省打開或者關閉數據庫鏈接所引發的效率損耗，這種效率上的損耗仍是很是昂貴的，由於何用單例模式來維護，就能夠大大下降這種損耗。 
　　 8. 多線程的線程池的設計通常也是採用單例模式，這是因爲線程池要方便對池中的線程進行控制。 
　　 9. 操做系統的文件系統，也是大的單例模式實現的具體例子，一個操做系統只能有一個文件系統。 
　　 10. HttpApplication 也是單位例的典型應用。熟悉ASP.Net(IIS)的整個請求生命週期的人應該知道HttpApplication也是單例模式，全部的HttpModule都共享一個HttpApplication實例。

 

總結起來，單例模式的通常應用場景爲：

　　  1.須要頻繁實例化而後銷燬的對象。

　　  2.建立對象時耗時過多或者耗資源過多，但又常常用到的對象。

　   3.有狀態的工具類對象。

　　  4.頻繁訪問數據庫或者文件的對象。

　　  5.資源共享的狀況下，避免因爲資源操做時致使的性能或損耗等。如上述中的日誌文件、應用配置等。

　　  6.控制資源的狀況下，方便資源之間的互相通訊。如線程池等。

 

特色：

一、單例類只能有一個實例；

二、單例類必須本身建立本身的惟一實例；

三、單例類必須給全部其餘對象提供這一實例

 

單例模式要素： 
   1.私有構造方法 
   2.私有靜態引用指向本身實例 
   3.以本身實例爲返回值的公有靜態方法

 

實現單例模式的三種方法：

1.餓漢式：單例實例在類裝載時就構建，急切初始化。（預先加載法） 

/**
* 餓漢式（推薦）
*
*/
public class Test {
        private Test() {
        }
        public static Test instance = new Test();
        public Test getInstance() {
                return instance;
        }
}

優勢 
    1.線程安全 
    2.在類加載的同時已經建立好一個靜態對象，調用時反應速度快 
缺點 
    資源效率不高，可能getInstance()永遠不會執行到，但執行該類的其餘靜態方法或者加載了該類（class.forName)，那麼這個實例仍然初始化 


2.懶漢式：單例實例在第一次被使用時構建，延遲初始化。 

class Test {
        private Test() {
        }
        public static Test instance = null;
        public static Test getInstance() {
                if (instance == null) {
              //多個線程判斷instance都爲null時，在執行new操做時多線程會出現重複狀況
                        instance = new Singleton2();
                }
                return instance;
        }
}

優勢 
    避免了餓漢式的那種在沒有用到的狀況下建立事例，資源利用率高，不執行getInstance()就不會被實例，能夠執行該類的其餘靜態方法。 
缺點 
    懶漢式在單個線程中沒有問題，但多個線程同事訪問的時候就可能同事建立多個實例，並且這多個實例不是同一個對象，雖而後面建立的實例會覆蓋先建立的實例，可是仍是會存在拿到不一樣對象的狀況。解決這個問題的辦法就是加鎖synchonized，第一次加載時不夠快，多線程使用沒必要要的同步開銷大。 

3.雙重檢測 

class Test {
        private Test() {
        }
        public static Test instance = null;

        public static Test getInstance() {
                if (instance == null) {
                        synchronized (Test.class) {
                                if (instance == null) {
                                        instance = new Test();
                                }
                        }
                }
                return instance;
        }
}

優勢 
    資源利用率高，不執行getInstance()就不被實例，能夠執行該類其餘靜態方法 
缺點 
    第一次加載時反應不快，因爲java內存模型一些緣由偶爾失敗 


4.靜態內部類 

class Test {
        private Test() {
        }

        private static class SingletonHelp {
                static Test instance = new Test();
        }

        public static Test getInstance() {
                return SingletonHelp.instance;
        }
}

優勢 
    資源利用率高，不執行getInstance()不被實例，能夠執行該類其餘靜態方法 
缺點 
    第一次加載時反應不夠快 

總結： 
    通常採用餓漢式，若對資源十分在乎能夠採用靜態內部類，不建議採用懶漢式及雙重檢測