SingletonPattern單例模式

單例模式

1.定義

確保某一個類只有一個實例，並且自行實例化並向整個系統提供這個實例

餓漢式單例模式

public class Singleton {
    private static final Singleton singleton = new Singleton();

    // 構造器私有化，限制產生多個對象
    private Singleton() {}

    // 對外提供靜態方法獲取實例對象
    public static Singleton getInstence() {
      	return singleton;
    }
}

2.應用

2.1優勢

• 因爲單例模式在內存中只有一個實例，減少了內存開支。特別在一個對象須要頻繁的建立銷燬時，建立銷燬時性能沒法優化，此時的優點很是明顯
• 因爲單例模式只生成一個實例，減小了系統的性能開銷。當一個對象須要產生較多的資源時，如讀取配置，產生其它以來對象，能夠經過在應用啓動時直接產生一個單例對象，而後永久駐留內存的方式解決（JavaEE中採用單例模式時須要注意JVM的垃圾回收機制）
• 單例模式能夠避免對同一資源的多重佔用，例如寫文件操做

2.2缺點

• 單例模式通常沒有接口，擴展性差
• 單例模式不利於測試。在並行開發環境中，若單例模式沒有完成，不能進行測試

2.3使用場景

• 生成惟一序列號的環境
• 在整個項目中須要一個共享訪問點或共享數據。如一個Web頁面上的計數器，使用單例模式保持計數器的值，並確保是線程安全的
• 建立一個對象時須要消耗的資源過多，如訪問IO和數據庫等資源
• 須要定義大量的靜態常量和靜態方法（如工具類）的環境

2.4注意事項

在該併發狀況下，須要注意單例模式的線程同步問題。單例模式有幾種不一樣的實現方式，餓漢式單例模式不會產生多實例的狀況，如下方式則須要考慮線程同步問題

懶漢式單例模式

public class Singleton {
    private static final Singleton singleton = null;

    // 構造器私有化，限制產生多個對象
    private Singleton() {}

    // 對外提供靜態方法獲取實例對象
    public static Singleton getInstence() {
        if (singleton == null) {
          singleton = new Singleton();
        }
      
        return singleton;
    }
}

懶漢式單例模式在低併發狀況下尚不會出現問題，若系統壓力增大，併發量增長時可能在內存中存在多個實例。如一個線程A執行到singleton = new Singleton();但尚未得到到對象，此時對象初始化未完成，第二個線程B執行到if (singleton == null) {那麼線程B判斷條件也爲true，因而繼續執行下去，則A和B各得到一個對象。

解決單例模式線程不安全的方法，能夠在getInstence方法前或方法內加synchronized關鍵字來實現，建議採用餓漢式單例模式。

3.擴展

有上限的多例模式：產生固定數量對象的模式

public class Singleton {
    // 定義最多能產生的實例數量
    private static int maxNumOfInstance = 2;

    // 定義一個列表容納全部實例
    private static List<Singleton> singletonList = new ArrayList<>();

    // 定義當前對象實例的序號
    private static int countNumOfInstance = 0;

    // 產生全部的對象
    static {
        for (int i = 0; i < maxNumOfInstance; i++) {
            singletonList.add(new Singleton())
        }
    }

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstence() {
      	Random random = new Random();
      	countNumOfInstance = random.nextInt(maxNumOfInstance);

      	return singletonList.get(countNumOfInstance);
    }
}

考慮到線程安全問題可使用Vector來代替。採用有上限的多例模式，能夠在設計時決定內存中有多少個實例，方便系統擴展，修正單例可能存在的性能問題，提升系統的響應速度。如讀取文件，能夠在系統啓動時完成初始化工做，在內存中啓動固定數量的Reader實例。