Chapter5 单件模式

单件模式的经典实现：

public class Singleton {
        //利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例
    private static Singleton uniqueInstance;
        //构造方法声明为私有
    private Singleton() {}
       
        //若uniqueInstance为空，则不存在实例，则利用私有的构造器产生一个实例，
        //并将它复制到uniqueInstance静态变量中；若不为空，则说明已经有了实例，直接返回。
    public static Singleton getInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
 
    // other useful methods here

}

注意，如果我们不需要这个实例，就永远不会产生，这就是“延迟实例化”。

线程不安全。

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定义：

确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

类图：

经典单件模式存在问题，它是线程不安全的。当两个或以上调用getInstance()方法的时候可能出现线程不安全的问题。

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处理线程不安全的方法：

使用synchronized关键字

将getInstance()方法改为：

public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }

该方法的不足之处在于：同步会降低性能，我们只需要第一次执行getInstance()方法的时候同步。这个方法使得每次调用这个方法都会同步，比较累赘。

解决方法：

• 如果可以接受同步带来的性能影响，则直接忽略它。

• 使用“急切”创建实例。

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
 
    private Singleton() {}
 
    public static Singleton getInstance() {
        return uniqueInstance;
    }
    
    // other useful methods here

}

JVM加载这个类时马上创建唯一的单件实例，保证任何线程访问uniqueInstance静态变量之前，一定先创建此实例。前提是程序总是创建并使用单件实例，或者在创建和运行时负担不太繁重。

• 用“双重检查加锁”，首先检查是否实例已经创建了，如果尚未创建，“才”进行同步，这样一来，只有第一次才会同步。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
 
    private Singleton() {}
 
    public static Singleton getInstance() {
        //检查实例，如果不存在，就进入同步区块
        if (uniqueInstance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                //进入区块后，再检查一次。如果仍是null，才创建实例
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

volatile关键字可以从可见性和有序性两方面保证线程安全。（此方法不适用于Java 5再之前的版本）

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• 单件模式确保程序中一个类最多只有一个实例。
• 单件模式也提供访问这个实例的全局点。
• 单件模式需要私有的构造器，一个静态变量和一个静态方法。
• 确定在性能和资源的限制条件下，小心选择单件模式以解决多线程问题。