浅谈单例模式及其java实现

  单例模式是23种设计模式中比较简单的一种，在此聊一下单例模式。

1.什么是设计模式?

  对于没有接触过设计模式的人来说，一听到设计模式这四个字就觉得这个东西很高深莫测，一下子就对这个东西产生了恐惧感，其实设计模式是那些大佬在项目经验中领悟出来并总结出来的套路，这些套路能够用于应对项目开发中的特定问题，所以设计模式并不可怕（其实心里慌得一批。。。）。设计模式一共有23种，根据用途来分类，可分为三类：

• 创建型模式：单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式
• 结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元 模式、代理模式
• 行为型模式：模板访问模式、命令模式、迭代模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式、责任链模式、访问者模式

2.单例模式的作用

保证一个类只有一个实例，并且提供访问该实例的全局访问点

3.单例模式的应用场景

• Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式
• windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。
• 项目中，读取配置文件的类，一般也只有一个对象。没有必要每次使用配置文件数据，每次new一个对象去读取。
• 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
• 应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
• 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。
• 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
• Application 也是单例的典型应用（Servlet编程中会涉及到）
• 在Spring中，每个Bean默认就是单例的，这样做的优点是Spring容器可以管理
• 在servlet编程中，每个Servlet也是单例
• 在spring MVC框架/struts1框架中，控制器对象也是单例

4.单例模式的实现方式（java）

4.1 饿汉式

package Singleton;
/**
 * 饿汉式单例模式
 * @author cjj
 */
public class Singleton01 {
    //在静态属性中创建实例
    private static Singleton01 instance=new Singleton01();
    //私有化构造器
    private Singleton01() {}
    //返回实例
    public static Singleton01 getInctance() {
        return instance;
    }
}

为啥这种实现方式称为饿汉式呢？因为这种实现方式是在静态属性中创建实例的，静态属性在类加载的时候就已经创建好实例了，这个时候还没有开始使用实例呢，所以很形象地称之为饿汉式实现（手动狗头程序员并不都是无趣的动物。。。），所以这种实现方式会造成内存的损耗。

4.2 懒汉式

package Singleton;
/**
 * 懒汉式单例模式
 * @author cjj
 *
 */
public class Singleton02 {
        //私有化构造器
    private Singleton02() {
    }
    private static Singleton02 instance;
    public static synchronized Singleton02 getInstance() {
        if(instance!=null) {
            instance=new Singleton02();
        }
        return instance;
    }
}

饿汉式的鲜明对比是懒汉式，这种实现方式是在调用时才创建实例。用买车票的比喻来说明这两种实现方式，饿汉式是属于那种第二天才出行，它在前一天就已经预定好车票了，而懒汉式这个家伙呢，在汽车出发前一分钟才买好票。与饿汉式相比，这种实现方式似乎比较合理，however,这种实现方式解决了饿汉式的缺点，也带来新的问题——会造运行速度慢一些。正所谓“没有最好的算法，只有适合的算法，空间复杂度与时间复杂度难两全！”

4.3 静态内部类创建实例

package Singleton;

/**
 * 用静态内部创建实例
 * @author cjj
 *
 */
public class Singleton04 {
    
    //用静态内部类来创建实例
    static class SingleInstance{
        public static final Singleton04 instance=new Singleton04();
    }
    //私有化构造器
    private Singleton04() {}
    //返回实例
    public static Singleton04 getInstance() {
        return SingleInstance.instance;
    }
    
}

这种实现方式结合了饿汉式和懒汉式两种方法的优点，即调用时加载类（静态内部类）并创建实例。

4.4枚举型创建单例

package Singleton;

public enum Singleton05 {
    INSTAANCE;
    public void Operation() {
        
    }
}

这种创建方式简单明了，在枚举类中设计就只有一个实例INSTAANCE，然后添加单例的操作就可以了，补充一下枚举型本质上也是属于一种类，每个枚举型都继承于java.lang.Enum<>类，所以枚举型也可以有成员方法的。这种方法避免了运用反射调用私有构造器来创建实例。