设计模式之单例模式
单例模式
单例模式用来创建全局唯一的对象。一个类只允许创建一个对象（或者叫实例），那这个类就是一个单例类，这种设计模式就叫作单例模式。单例有几种经典的实现方式，它们分别是：饿汉式、懒汉式、双重检测、静态内部类、枚举。
饿汉式
优点：简单，线程安全，快
缺点：不能懒加载，可能浪费内存
public final class Singleton {
private static Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
懒汉式
- 线程不安全型
优点：延迟加载
缺点：线程不安全，因为重排列可能会产生两个线程同时创建对象的情况（A、B线程同时判断INSTANCE为空，同时创建）。
public final class Singleton {
private static Singleton INSTANCE = null;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
return INSTANCE;
}
}
- 线程安全型
优点：线程安全，延迟加载
缺点：锁带来性能损耗，每次getInstance都需要同步操作
public final class Singleton {
private static Singleton INSTANCE = null;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
return INSTANCE;
}
}
双重锁校验 （DCL）
优点：对锁的粒度进行了调整，性能更好
缺点：还是会有线程安全问题，对象实例化分三个步骤.
（1）分配内存空间。
（2）初始化对象。
（3）将内存空间的地址赋值给对应的引用。
并非原子性操作，所以如果A线程正在类加载过程中，这个时候B线程访问方法第一行代码，判断已经不为空了，就会直接返回还没有彻底完成实例化的类。
在方腾飞所著<java并发编程的艺术 >书中对这个问题有过阐述
在<java多线程编程核心技术>270页中DCL的示范写法也增加了volatile关键字修饰INSTANCE
public final class Singleton {
private static Singleton INSTANCE = null;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
}
}
return INSTANCE;
}
}
静态内部类
优点：延迟加载，且天然多线程友好，性能高
缺点：会被反序列化破坏（可以覆写readResolve()）、无法防止反射
public final class Singleton {
private Singleton() {}
static class SingletonHolder {
private static Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
枚举
Effective Java书中推荐用法。
为什么用枚举实现的单例是最好的方式？
在序列化的时候Java仅仅是将枚举对象的name属性输出到结果中，反序列化的时候则是通过java.lang.Enum的valueOf方法来根据名字查找枚举对象。同时，编译器是不允许任何对这种序列化机制的定制的，因此禁用了writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法
所以枚举并不是通过反射进行序列化的，jvm对枚举的规定能够防止枚举单例模式被反序列化和反射破坏。
优点：天然防止反射、防止反序列化破坏、线程安全、性能高
public enum Singleton {
INSTANCE;
private Object object;
Singleton() {
object = new Object();
}
public Object getInstance() {
return object;
}
}
总结
尽管单例是一个很常用的设计模式，在实际的开发中，我们也确实经常用到它，但是，有些人认为单例是一种反模式（anti-pattern），并不推荐使用，主要的理由有以下几点：
- 单例对 OOP 特性的支持不友好
- 单例会隐藏类之间的依赖关系
- 单例对代码的扩展性不友好
- 单例对代码的可测试性不友好
- 单例不支持有参数的构造函数
诚然单例对于单测确实不友好，前提是有外部依赖或者有参数依赖，如果有外部依赖，那最好的方式是使用spring ioc容器管理，然后在单测中使用mock bean注入，并结合mock when语句，达到测试效果。
如果单例类并没有后续扩展的需求，并且不依赖外部系统，那设计成单例类就没有太大问题。对于一些全局类，我们在其他地方 new 的话，还要在类之间传来传去，不如直接做成单例类，使用起来简洁方便。
单例模式还有很多拓展点，进程唯一单例、线程唯一单例、集群唯一单例、多例等。
总体来说是一种设计思想，意图是为了保证实例唯一性，这也是和工厂模式的区别，工厂意图更偏向于封装创建对象这一行为。
