公用技术——设计模式1——创建型模式——单例模式

1、概念

　　单例模式是为了保证在一个JVM中类的实例只存在一个。这样做的目的是：

1. 某些对象的生命周期很短，每次都创建会造成内存的浪费，例如Integer。
2. 某些对象，存在第二个实例时属于一种逻辑错误，例如Spring的applicationContext，Servlet的ServletContext等等。
3. 某些对象由于它的职责比较单一，存在第二个没有任何意义，例如工厂类。

　　它的解决方案是：

• 不允许创建其他对象，所以必须是私有的构造器
• 必须存在一个public方法，它的返回值是当前对象的实例。

2、UML图

3、代码

3.1 懒汉式

普通场景下有两种实现方案，第一种实现方案称为懒汉式。

public Class SingletonExample{
	private static SingletonExample example;
	// 私有的构造器
	private SingletonExample()
	{
	}
	
	/**
	 * 
	 * @Title: getInstance  
	 * @Description: 公共的访问实例对象的方法，必须使用static   
	 * @return 实例对象
	 */
	public static SingletonExample getInstance()
	{
		if(example == null)
		{
			return new SingletonExample();
		}
		return example;
	}
}

3.2 恶汉式

public class SingletonExample {
	private static SingletonExample example = new SingletonExample();
	// 私有的构造器
	private SingletonExample(){
	}
	
	/**
	 * 
	 * @Title: getInstance  
	 * @Description: 公共的访问实例的方法 
	 * @return 实例对象
	 */
	public static SingletonExample getInstance(){
		return example;
	}
}

　　两种方式比较：懒汉式在定义成员变量时没有进行初始化，在getInstance方法中添加了非NULL判断，而恶汉式在定义成员变量时直接初始化。在getInstance方法中直接返回实例对象。

4、讨论

　　问题1：如何确保多线程环境下只有一个实例？

　　答：为了保证在多线程情况下只有一个实例对象，需要使用synchronize关键字进行加锁，第一种实现方式是在getInstance方法上加锁，另外一种实现方式是在Class文件上加锁。在getInstance方法中如果包含其他逻辑代码，会导致整个程序非常缓慢，所以第二种方案拥有更好的性能。

　　第一种方式，在方法上添加锁。

public static synchronized SingletonExample getInstance(){}

　　第二种方式，在Class文件上添加锁

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

　　  问题2：如何保证多个类加载器，多个JVM下只有一个实例？

　　  答：当拥有多个类加载器时，每个类加载器拥有该对象的一个实例，不存在多个类加载器拥有同一个实例对象的情形。       多个JVM下必定存在不同的实例。

　　  问题3： 懒汉式与恶汉式有什么区别？

　　答：从代码中可以看到恶汉式提前创建了对象，如果创建对象的过程很耗性能或者是创建对象需要一些耗时的操作，此时建议使用赖汉式，即需要该对象时在创建。如果对象本身不那么复杂，我们日常启动tomcat时会加载成千上万个类，多创建几个对象也没有多大影响，例如加载工厂类，创建Integer这类型的对象，此时建议使用恶汉式，提前加载。

　　衡量懒汉与恶汉的区别，以及是否使用sync关键字，都是考虑到创建对象是否会影响性能，如果确定不影响，建议使用恶汉式。会影响，建议使用懒汉式。

5、示例

1. 第一类问题，对象生命周期短，反复创建会浪费内存的情形，可以参考Integer类。
2. 第二类问题，存在多个实例时是一种逻辑错误，可以参考在一个request请求线程中，出现相同Servlet的多个实例。
3. 第三类问题，多个实例没有任何意义，对象的职责比较单一，这类型很常见，例如工厂类。