设计模式【1】------>单例模式

一、什么是单例

　　保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该全局访问点

二、那些地方用到了单例模式

1. 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
2. 应用程序的日志应用，一般都是单例模式实现，只有一个实例去操作才好，否则内容不好追加显示。
3. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，因为线程池要方便对池中的线程进行控制
4. Windows的（任务管理器）就是很典型的单例模式，他不能打开俩个
5. windows的（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站只维护一个实例。

三、单例优缺点

优点：

1. 在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
2. 单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3. 提供了对唯一实例的受控访问。
4. 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，当需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5. 允许可变数目的实例。
6. 避免对共享资源的多重占用。

缺点：

1. 不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2. 由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3. 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4. 滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

四、单例模式使用注意事项：

1. 使用时不能用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象
2. 使用懒单例模式时注意线程安全问题
3. 饿单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的，因而是不能被继承的，有些单例模式可以被继承（如登记式模式）

五、单例防止反射漏洞攻击

private static boolean flag = false;

private Singleton() {

    if (flag == false) {
        flag = !flag;
    } else {
        throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
    }
}

public static void main(String[] args) {

}

六、如何选择单例创建方式

• 如果不需要延迟加载单例，可以使用枚举或者饿汉式，相对来说枚举性好于饿汉式。
• 如果需要延迟加载，可以使用静态内部类或者懒汉式，相对来说静态内部类好于懒韩式。
• 最好使用饿汉式

七、单例创建方式

（主要使用懒汉和懒汉式）

• 饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。
• 懒汉式: 类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。
• 静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。
• 枚举单例: 使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞， 缺点没有延迟加载。
• 双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次；如果使用的话需要添加volatile关键字，防止重排序)

1、饿汉式

饿汉式：类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。

/**
 * 饿汉式
 */
public class HungrySingleton {
    //类初始化时,会立即加载该对象，线程安全,调用效率高
    private static HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();

    public static HungrySingleton getInstance() {
        return hungrySingleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        HungrySingleton singleton1 = HungrySingleton.getInstance();
        HungrySingleton singleton2 = HungrySingleton.getInstance();
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
    }
}

2、懒汉式

懒汉式: 类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。

/**
 * 懒汉式
 */
public class LazySingleton {
    //类初始化时，不会初始化该对象，真正需要使用的时候才会创建该对象。
    private static LazySingleton lazySingleton;

    private LazySingleton() {
        System.out.println("私有LazySingleton构造参数初始化");
    }

    private synchronized static LazySingleton getInstance() {
        if (lazySingleton == null) {
            lazySingleton = new LazySingleton();
        }
        return lazySingleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        LazySingleton s1 = LazySingleton.getInstance();
        LazySingleton s2 = LazySingleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

3、静态内部类

静态内部方式：结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。

/**
 * 静态内部单例
 */
public class InternalSingleton {

    private InternalSingleton(){
        System.out.println("私有InternalSingleton构造参数初始化");
    }

    public static class SingletonClassInstance {
        private static final InternalSingleton SINGLETON = new InternalSingleton();
    }

    // 方法没有同步
    public static InternalSingleton getInstance() {
        return SingletonClassInstance.SINGLETON;
    }

    public static void main(String[] args) {
        InternalSingleton s1 = InternalSingleton.getInstance();
        InternalSingleton s2 = InternalSingleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

4、枚举单例式

• 枚举单例：使用枚举实现单例模式
• 优点：实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞
• 缺点：没有延迟加载。

/**
 * 使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞 缺点没有延迟加载
 */
public class EnumSingleton {
    public static EnumSingleton getInstance() {
        return Enum.INSTANCE.getInstance();
    }

    public static void main(String[] args) {
        EnumSingleton s1 = EnumSingleton.getInstance();
        EnumSingleton s2 = EnumSingleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }


    //定义枚举
    private static enum Enum {
        INSTANCE;
        // 枚举元素为单例
        private EnumSingleton enumSingleton;

        private Enum() {
            System.out.println("枚举EnumSingleton私有构造参数");
            enumSingleton = new EnumSingleton();
        }

        public EnumSingleton getInstance() {
            return enumSingleton;
        }
    }
}

5、双重检测锁方式

双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次；如果使用的话需要添加volatile关键字，防止重排序)

/**
 * 双重检测锁方式
 */
public class TwoLockSingleton {
    private static TwoLockSingleton singleton;

    private TwoLockSingleton() {
        System.out.println("私有TwoLockSingleton构造参数初始化");
    }

    public static TwoLockSingleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (TwoLockSingleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new TwoLockSingleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TwoLockSingleton s1 = TwoLockSingleton.getInstance();
        TwoLockSingleton s2 = TwoLockSingleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}