创建型模式-单例模式

一、饿汉式单利模式

/**
 * 饿汉式单利模式
 * @author Liucheng
 * @since 2019-07-02
 */
public class EagerSingleton {

    private static final EagerSingleton INSTANCE = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton () {};

    public static EagerSingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

1. 饿汉式不需要考虑线程安全问题。
2. 饿汉式比较浪费资源

二、懒汉式单例模式

/**
 * 懒汉式单例模式
 * @author Liucheng
 * @since 2019-07-02
 */
public class LazySingleton {

    private volatile static LazySingleton INSTANCE = null;

    private LazySingleton () {};
    
    public LazySingleton getInstance() {
        
        if (INSTANCE == null) {
            synchronized (LazySingleton.class) {
                if (INSTANCE == null) {
                    INSTANCE = new LazySingleton();
                }
            }
        }
        
        return INSTANCE;
    }
}

如果使用双重检查锁定来实现懒汉式单例类，需要在静态成员变量instance之前增加修饰符volatile，被volatile修饰的成员变量可以确保多个线程都能够正确处理，且该代码只能在JDK 1.5及以上版本中才能正确执行。由于volatile关键字会屏蔽Java虚拟机所做的一些代码优化，可能会导致系统运行效率降低，因此即使使用双重检查锁定来实现单例模式也不是一种完美的实现方式。

1. 懒汉式比较节省资源，使用了延时加载的思想。
2. 懒汉式在开始创建实例时比较消耗系统性能。

三、Initialization Demand Holder (IoDH)

完美解决方案，但是紧紧和语言平台的特性相关。比如Java,其他语言可能无法实现。

/**
 * Initialization Demand Holder (IoDH) 最牛逼的单例模式
 * @author Liucheng
 * @since 2019-07-03
 */
public class IoDHSingleton {

    private IoDHSingleton() {}

    private static class HolderClass {
        private final static IoDHSingleton instance = new IoDHSingleton();
    }

    public static IoDHSingleton getInstance() {
        return HolderClass.instance;
    }
}

由于静态单例对象没有作为Singleton的成员变量直接实例化，因此类加载时不会实例化Singleton，第一次调用getInstance()时将加载内部类HolderClass，在该内部类中定义了一个static类型的变量instance，此时会首先初始化这个成员变量，由Java虚拟机来保证其线程安全性，确保该成员变量只能初始化一次。由于getInstance()方法没有任何线程锁定，因此其性能不会造成任何影响。通过使用IoDH，我们既可以实现延迟加载，又可以保证线程安全，不影响系统性能，不失为一种最好的Java语言单例模式实现方式（其缺点是与编程语言本身的特性相关，很多面向对象语言不支持IoDH）

四、单例模式总结

1).主要优点

1. 单例模式提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它。
2. 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象单例模式无疑可以提高系统的性能。
3. 允许可变数目的实例。基于单例模式我们可以进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获得指定个数的对象实例，既节省系统资源，又解决了单例单例对象共享过多有损性能的问题。

2).主要缺点

1. 由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
2. 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。因为单例类既充当了工厂角色，提供了工厂方法，同时又充当了产品角色，包含一些业务方法，将产品的创建和产品的本身的功能融合到一起。
3. 现在很多面向对象语言(如Java、C#)的运行环境都提供了自动垃圾回收的技术，因此，如果实例化的共享对象长时间不被利用，系统会认为它是垃圾，会自动销毁并回收资源，下次利用时又将重新实例化，这将导致共享的单例对象状态的丢失。

3).适用场景

1. 系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器或资源管理器，或者需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象。
2. 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。