单例模式

一、概述

一般问题：有时候我们需要一个单一的全局对象，来协调系统整体的行为。

核心方案：只允许此类有一个实例存在。

设计意图：要让一个类只能有一个实例存在，首先要控制其构造方法，将其设为私有，使其只能在内部实例化。其次，提供一个静态方法，使外部可以通过此方法获取唯一实例。

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二、单例的写法

单例模式的写法分为“饿汉式”和“懒汉式”，区别就是实例化的时机，一种是类加载时实例化；另一种是首次调用时实例化。

“饿汉式”

　　public class Singleton {
    
            //类加载时实例化
        private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
    
            //构造方法私有化
        private Singleton(){}
    
            //静态方法获取唯一实例
        public static Singleton getInstance(){
            return INSTANCE;
        }
    }

这种写法比较简单，在类装载的时候就完成实例化，避免了线程同步问题。缺点是提前占用了内存，造成内存浪费。

“懒汉式”

　　public class Singleton {
    
        private static Singleton singleton;
    
        private Singleton() {}
    
        public static Singleton getInstance() {
                    //首次调用时实例化
            if (singleton == null) {
                singleton = new Singleton();
            }
            return singleton;
        }
    }

这种“懒汉式”写法起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。如果在多线程下可能产生多个实例。

“懒汉式”升级版

　　public class Singleton {
    
        private static volatile Singleton singleton;
    
        private Singleton() {}
    
        public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
                            //此处对代码块做线程同步，比直接对方法做线程同步更高效，因为只有首次实例化时起作用
                synchronized (Singleton.class) {
                                    //这里双重判空（double-check）是必要的，否则依然可以产生多个实例
                    if (singleton == null) {
                        singleton = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return singleton;
        }
    }

这种写法采用double-check的概念既保证了线程安全，又保证了效率。

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三、总结

优点：减少内存开销，避免资源多重占用

缺点：不能继承，扩展困难

总结：单例模式是一种创建型设计模式，在对系统资源统一管理，化繁为简，避免“政出多头”方面有很好的优势。但我们不能仅仅为了节省资源而滥用单例模式。其保持单一实例必然还是为了达到用户特定的使用目的。比如有多个线程要同时进行文件创建、打开、修改一个文件的操作时，就用到单例模式设计文件管理器。

用一句话表述单例模式：

饿汉，懒汉，双重检验