单例模式
一、定义
单例模式：单例模式是一种常用的软件设计模式，其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在。
二、单例模式结构图
单例模式
三、单例模式的实现
懒汉式，线程不安全
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
使用了懒加载模式，但是却存在致命的问题。当有多个线程并行调用 getInstance() 的时候，就会创建多个实例。也就是说在多线程下不能正常工作。
懒汉式，线程安全
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
虽然做到了线程安全，并且解决了多实例的问题，但是它并不高效。
双重检验锁
public static Singleton getSingleton() {
if (instance == null) { //Single Checked
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) { //Double Checked
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance ;
}
这段代码看起来很完美，很可惜，它是有问题。主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。
1.给 instance 分配内存
2.调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
3.将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）
但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。
我们只需要将 instance 变量声明成 volatile 就可以了。
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance; //声明成 volatile
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
饿汉式
public class Singleton{
//类加载时就初始化
private static final Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
缺点是它不是一种懒加载模式（lazy initialization），单例会在加载类后一开始就被初始化.
静态内部类
public class Singleton {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
静态内部类也是一种懒加载模式，因为静态内部类只有在使用的时候才会被加载。（见https://blog.csdn.net/zmx729618/article/details/69227762）
《Effective Java》推荐的。
四、使用的案例
Spring IOC 注入的bean默认都是单例的。对无状态的类是可以用单例的。
public abstract class AbstractBeanFactory implements ConfigurableBeanFactory{
/**
* 充当了Bean实例的缓存，实现方式和单例注册表相同
*/
private final Map singletonCache=new HashMap();
public Object getBean(String name)throws BeansException{
return getBean(name,null,null);
}
...
public Object getBean(String name,Class requiredType,Object[] args)throws BeansException{
//对传入的Bean name稍做处理，防止传入的Bean name名有非法字符(或则做转码)
String beanName=transformedBeanName(name);
Object bean=null;
//手工检测单例注册表
Object sharedInstance=null;
//使用了代码锁定同步块，原理和同步方法相似，但是这种写法效率更高
synchronized(this.singletonCache){
sharedInstance=this.singletonCache.get(beanName);
}
if(sharedInstance!=null){
...
//返回合适的缓存Bean实例
bean=getObjectForSharedInstance(name,sharedInstance);
}else{
...
//取得Bean的定义
RootBeanDefinition mergedBeanDefinition=getMergedBeanDefinition(beanName,false);
...
//根据Bean定义判断，此判断依据通常来自于组件配置文件的单例属性开关
//<bean id="date" class="java.util.Date" scope="singleton"/>
//如果是单例，做如下处理
if(mergedBeanDefinition.isSingleton()){
synchronized(this.singletonCache){
//再次检测单例注册表
sharedInstance=this.singletonCache.get(beanName);
if(sharedInstance==null){
...
try {
//真正创建Bean实例
sharedInstance=createBean(beanName,mergedBeanDefinition,args);
//向单例注册表注册Bean实例
addSingleton(beanName,sharedInstance);
}catch (Exception ex) {
...
}finally{
...
}
}
}
bean=getObjectForSharedInstance(name,sharedInstance);
}
//如果是非单例，即prototpye，每次都要新创建一个Bean实例
//<bean id="date" class="java.util.Date" scope="prototype"/>
else{
bean=createBean(beanName,mergedBeanDefinition,args);
}
}
...
return bean;
}
}
四、单例的好处
1.为什么用单例：
我发现所有可以使用单例模式的类都有一个共性，那就是这个类没有自己的状态，换句话说，这些类无论你实例化多少个，其实都是一样的，而且更重要的一点是，这个类如果有两个或者两个以上的实例的话，我的程序竟然会产生程序错误或者与现实相违背的逻辑错误。
2.优点：
● 在内存中只有一个对象，节省内存空间；
● 避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能；
● 避免对共享资源的多重占用，简化访问；
● 为整个系统提供一个全局访问点。
