设计模式学习总结(二)--单例模式

单例模式概念

什么是单例模式

整个程序中只允许有唯一的一个对象（这个类只能实例化一次），如打印机、单核处理器等

优点

• 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。
• 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。
• 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。

缺点

• 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。
• 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。
• 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。

适用场景

• 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。

• 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。

单例实现

饿汉式(静态常量)

public class Singleton {
    
    private static Singleton SINGLETON = new Singleton();

    /**
     * 私有化构造器
     */
    private Singleton(){
    }

    /**
     * 获取对象
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance(){
        return SINGLETON;
    }
}

优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到延迟加载的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

饿汉式(静态代码块)

public class Singleton {

    private static Singleton singleton;

    static{
        singleton = new Singleton();
    }


    /**
     * 私有化构造器
     */
    private Singleton(){
    }

    /**
     * 获取对象
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }

}

这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。

懒汉式

public class Singleton {

    private static Singleton singleton;

    /**
     * 私有化构造器
     */
    private Singleton() {
    }

    /**
     * 获取对象
     *
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

优点：实现延迟加载，并且通过双重检查保证线程安全

静态内部类

public class Singleton {

    private Singleton() {}

    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优点：避免了线程不安全，延迟加载，效率高。

枚举

public enum Singleton {
    INSTANCE {

        @Override
        protected void read() {
            System.out.println("read");
        }

        @Override
        protected void write() {
            System.out.println("write");
        }

    };
    protected abstract void read();
    protected abstract void write();
}