设计模式-Java-建造型01-单例模式

1 定义

单例模式确保一个类仅有一个实例，并且自行初始化且向整个系统提供使用。

2 使用场景

• 某个类要求只生成一个对象的场景，如一个国家只有一个皇帝。
• 整个项目需要一个共享访问点，如网站的上的登陆人数计数器。
• 某一个类的对象需要频繁的被创建与销毁，并且创建销毁性能无法被优化，如线程池，网络连接池。
• 一些硬件级别的操作，需要一个单一的操作入口。
• 对象需要被共享的场合，如配置对象、数据库连接池。

3 优缺点

优点：

1. 保证内存里只有一个实例，减少内存开销。
2. 避免资源被多重占用。
3. 设置全局访问点，优化共享资源的访问。
   缺点：
4. 违背开闭原则：单例模式通常没有接口很难扩展，一般只有修改原有的类。
5. 违背单一职责原则：单例模式的功能通常都写在一个类中
6. 测试困难：在并行开发环境中，如果单例模式没有完成，是不能进行测试的，没有接口也不能使用mock的方式虚拟一个对象。

4 实现

饿汉式

饿汉式表明在类被加载的时候就建立单例对象。

public class HungrySingleton {
    private static final HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();

    private HungrySingleton(){};

    public static HungrySingleton getHungrySingleton(){
        return hungrySingleton;
    }
}

懒汉式

只有在第一次获取单例对象时采取创建单例对象，优点：节省内存开销，加快程序启动速度。

实现方式1-synchronized

public class LazySingleton {
    private static volatile LazySingleton lazySingleton;

    private LazySingleton(){}

    public static synchronized LazySingleton getLazySingleton(){
        if(lazySingleton == null){
            lazySingleton = new LazySingleton(); 
        }
        return lazySingleton;
    }
}

其中synchronized与volatile关键字是为了保证线程安全，缺点是每次访问都需要加锁，并发性差，并且消耗更多资源。

实现方式2-双重检查

实现方式1是在方法上加锁，每次get的时候都会执行加锁动作，即使实例已经被初始化完成。那么能否在判断实例未初始化时再加锁进行创建呢，这样get实例的时候就不用加锁了。实现方式如下：

public class LazySingletonDoubleCheck {
    private static volatile LazySingletonDoubleCheck instance;

    private LazySingletonDoubleCheck(){};

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

其中第一次检查是看实例是否被初始化，没有的话则对类进行加锁，获得锁后会再次判断实例是否被初始化（防止多个线程同时加锁的情况），如果实例未被初始化，则进行初始化。