設計模式之單例模式（Java）

設計模式系列文章：

　　1、設計模式之工廠模式
　　2、設計模式之單例模式
　　3、設計模式之代理模式
　　4、設計模式之外觀模式（即門面模式）
　　5、設計模式之策略模式
　　6、設計模式之責任鏈模式
　　7、設計模式之觀察者模式
　　8、設計模式之建造者模式

設計模式是一套反覆使用的、多數人知曉的、經過分類編目的、代碼設計經驗總結。使用設計模式爲了提高代碼的可重用性，讓代碼更容易被他人理解，保證代碼的可靠性。

單例模式的概念及特點：

　　java中單例模式是一種常見的設計模式，單例模式的寫法有好幾種，這裏主要介紹兩種：懶漢式單例、餓漢式單例。
　　單例模式有以下特點：
　　1、單例類只能有一個實例。
　　2、單例類必須自己創建自己的唯一實例。
　　3、單例類必須給所有其他對象提供這一實例。
　　單例模式確保某個類只有一個實例，而且自行實例化並向整個系統提供這個實例。在計算機系統中，線程池、緩存、日誌對象、對話框、打印機、顯卡的驅動程序對象常被設計成單例。這些應用都或多或少具有資源管理器的功能。每臺計算機可以有若干個打印機，但只能有一個Printer Spooler，以避免兩個打印作業同時輸出到打印機中。每臺計算機可以有若干通信端口，系統應當集中管理這些通信端口，以避免一個通信端口同時被兩個請求同時調用。總之，選擇單例模式就是爲了避免不一致狀態，避免政出多頭。

一、懶漢式單例模式

package com.tong.Singleton1;
/*
懶漢式單例模式
 */
public class Singleton1 {
    //私有化構造方法
    private Singleton1() {}
    private static Singleton1 single=null;
    //靜態工廠方法   
    public static Singleton1 getInstance() {
        if (single == null) {
            single = new Singleton1();
        }
        return single;
    }
}  

Singleton通過將構造方法限定爲private避免了類在外部被實例化，在同一個虛擬機範圍內，Singleton的唯一實例只能通過getInstance()方法訪問。
但是以上懶漢式單例的實現沒有考慮線程安全問題，它是線程不安全的，併發環境下很可能出現多個Singleton實例，要實現線程安全，可以用下面兩種併發方式，都是對getInstance這個方法改造，保證了懶漢式單例的線程安全
（1） 在getInstance方法上加同步，即用synchronized 修飾方法
（2）雙重檢查鎖定

package com.tong.Singleton1;
/*
懶漢式單例模式
 */
public class Singleton1 {
    volatile private static Singleton1 singleton = null; 
    //私有化構造方法
    private Singleton1() {}
    private static Singleton1 single=null;
    //靜態工廠方法   
    public static Singleton1 getInstance() {  
        if (singleton == null) {    
            synchronized (Singleton1.class) {    
               if (singleton == null) {    
                  singleton = new Singleton();   
               }    
            }    
        }    
        return singleton;   
    } 
}  

（3）靜態內部類

public class Singleton1 {
    //靜態內部類    
    private static class LazyHolder {    
       private static final Singleton1 INSTANCE = 
               new Singleton1();    
    }    
    private Singleton1 (){}    
    public static final Singleton1 getInstance() {    
       return LazyHolder.INSTANCE;    
    }    
}  

二、餓漢式單例模式

餓漢式在類創建的同時就已經創建好一個靜態的對象供系統使用，以後不再改變，所以天生是線程安全的。

package com.tong.Singleton2;
/*
餓漢式單例模式
 */
public class Singleton2 {
    //私有化構造方法
    private Singleton2() {}
    private static final Singleton2 single = new Singleton2();
    //靜態工廠方法   
    public static Singleton2 getInstance() {
        return single;
    }
} 

三、餓漢式和懶漢式區別

（1）線程安全：
懶漢式本身是非線程安全的，爲了實現線程安全有幾種寫法，分別是上面的1、2、3，這三種實現在資源加載和性能方面有些區別。
餓漢式天生就是線程安全的，可以直接用於多線程而不會出現問題，

（2）資源加載和性能：
懶漢式顧名思義，會延遲加載，在第一次使用該單例的時候纔會實例化對象出來，第一次調用時要做初始化，如果要做的工作比較多，性能上會有些延遲，之後就和餓漢式一樣了。
至於1、2、3這三種實現又有些區別，
第1種，在方法調用上加了同步，雖然線程安全了，但是每次都要同步，會影響性能，畢竟99%的情況下是不需要同步的，
第2種，在getInstance中做了兩次null檢查，確保了只有第一次調用單例的時候纔會做同步，這樣也是線程安全的，同時避免了每次都同步的性能損耗
第3種，利用了classloader的機制來保證初始化instance時只有一個線程，所以也是線程安全的，同時沒有性能損耗，所以一般比較傾向於使用這一種。
餓漢式在類創建的同時就實例化一個靜態對象出來，不管之後會不會使用這個單例，都會佔據一定的內存，但是相應的，在第一次調用時速度也會更快，因爲其資源已經初始化完成，