单例模式

一个jvm中，只能有一个实例，保证对象唯一

应用场景：  

   windows的任务管理器就是呀，小伙伴们不信可以点击下试试，看看能创建几次

   servlet 连接池 线程池  spring（默认单例）枚举  常量

为啥设置单例？ 优点？  保证对象的唯一性 节约内存 方便管理 重复利用  

                          缺点？ 线程安全问题 

单例模式

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

单例应用场景

1. Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式（这个很熟悉吧），想想看，是不是呢，你能打开两个windows task manager吗？ 不信你自己试试看哦~

2. 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。

3. 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。

4. 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。

5. Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。

6. 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。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的，因为何用单例模式来维护，就可以大大降低这种损耗。

7. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。

8. 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。

9. HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式，所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例.

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。

单例创建方式

1.   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。
2.   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。
3. 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。
4. 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。
5. 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，不推荐使用)

1、首先饿汉式： 类初始化时候就创建 对象。线程安全，调用效率比较高。不使用对象时候，浪费内存。

     类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高  

package com.toov5.desionModel;

public class Hungry {
    //静态变量   
    private static final Hungry instance = new Hungry(); //垃圾回收机制 不会回收 存放永久区
    
    //构造函数私有 在别的类里面 就不能new了（反射可以）
    private Hungry() {
        
    }
    //线程安全问题：
    //构造函数私有化之后 不能创建对象了 所以自己提供方法
   public static Hungry getInstance(){
       return instance;
   }
   public static void main(String[] args) {
    Hungry hungry1 = Hungry.getInstance();
    Hungry hungry2 = Hungry.getInstance();
    System.out.println(hungry1==hungry2);
} 
    
}

运行结果：

2、懒汉式 

package com.toov5.desionModel;

//类初始化时候不会创建，需要时加载。天生不安全，需要解决线程安全问题，所以效率低。
public class Lazy {
   
     private static Lazy lazy;
    //私有掉
    private Lazy(){
        
    }
    //效率低  一个线程使用
    public static synchronized Lazy getInstance(){ //synchronize 保证只有一个线程去创建了
        if (lazy==null) {  //如果没有被创建 
            lazy=new Lazy();
        }
        return lazy;  //如果创建过了
    }
    public static void main(String[] args) {
      Lazy lazy1 =    lazy.getInstance();
      Lazy lazy2 =  lazy.getInstance();
      System.out.println(lazy1==lazy2);
    }
    
}

运行结果：

 3、枚举

首先枚举，在开发中 定义常量会用到。JVM天然保障枚举是单例 ，防止反射攻击。枚举有七种创建方式，大家可以自己去看下相关的文档。有时间，我也整理一篇枚举的博文。

枚举本身是单例的，一般用于项目中定义常量。

package com.toov5.fanshe;

enum HttpEnum {

  HTTP_200(200,"successful"),
  HTTP_500(500,"faliure");

    HttpEnum(Integer httpCode, String httpMsg){
     System.out.println("我是初始化哈哈哈");
     this.httpCode=httpCode;
     this.httpMsg=httpMsg;
 }    

  private Integer httpCode;
  public Integer getHttpCode() {
    return httpCode;
}
public void setHttpCode(Integer httpCode) {
    this.httpCode = httpCode;
}
public String getHttpMsg() {
    return httpMsg;
}
public void setHttpMsg(String httpMsg) {
    this.httpMsg = httpMsg;
}
private String httpMsg;

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(HttpEnum.HTTP_200.httpCode);
        System.out.println(HttpEnum.HTTP_200.httpCode);
        System.out.println(HttpEnum.HTTP_500.httpCode);
        System.out.println(HttpEnum.HTTP_500.httpCode);
    }
    
    
}

运行结果：

可以看出初始化一次啊

 然后利用这个特性创建单例模式： 

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

package com.toov5.desionModel;

public class EnumSingle {
   
    private EnumSingle(){
        
    }
    //封装方法
    public static EnumSingle getInstance(){
        return Singleton.INSTSNCE.getInstance(); //这样只会创建一次
    }
    
    //下面的枚举本身就是单例的
    static enum Singleton{   //枚举类 
        INSTSNCE;
        private EnumSingle enumSingle;
        private Singleton(){
            enumSingle=new EnumSingle();
        }
        public EnumSingle getInstance(){
            return this.enumSingle;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        EnumSingle enumSingle1 =   EnumSingle.getInstance();
        EnumSingle enumSingle2 =   EnumSingle.getInstance();
        System.out.println(enumSingle1==enumSingle2);
    }
}

运行结果：

4、双重检验锁

package com.toov5.desionModel;

public class DoubleLock {

    private static volatile DoubleLock doubleLock;   //防止重排序
    
    private DoubleLock(){
        
    }
    public static DoubleLock getInstance(){  //比较饿汉模式而言的，如果在这一行加锁，效率势必会比较低  利用同步代码块
        if (doubleLock == null){   //判断一下  如果为null时候  这种情况下才会去创建对象
            synchronized (DoubleLock.class){ //静态的用 字节码文件    
                if (doubleLock==null) {  //上锁完了之后 可能没有创建完毕 所以要判断一下  但是 重排序时候 可能会导致 对象可能创建多次
                                         //所以加volitile关键字 （单线程是不会产生重排序问题）
                    doubleLock=new DoubleLock();
                }
            }

        }
        return doubleLock;   //不为空的话 会直接返回呀  多个线程去创建时候 才有有安全塞问题
    }
    
    
    
    public static void main(String[] args) {
         DoubleLock doubleLock1 = DoubleLock.getInstance();
         DoubleLock doubleLock2 = DoubleLock.getInstance();
         System.out.println(doubleLock1==doubleLock2);
    }
    
}

运行结果：

比较：

这里synchronize就保证了可见性了 没有必要再加 volitile关键字了  单线程里面是不会产生重排序问题 因为 只有一个线程进入执行了

 5、静态内部类

   饿汉式和懒汉式的各自优缺点:  

   饿汉式：天生线程安全，执行效率高，缺点占内存   如果不适用该对象也会创建 没有延迟加载的功能（懒加载）

   懒汉式： 节省内存，延迟加载的功能。线程不安全，需要加锁，那么就会导致执行效率变低。产生阻塞和等待

静态的内部类方式结合懒汉式和饿汉式的优点： 具备 延迟加载 天生线程安全 真正需要时候才会去创建对象   

内部类在什么时候初始化？ 外部类调用内部类时候 才会初始化~

没有被初始化！

被初始化！

所以：

package com.toov5.desionModel;

public class StaticInner {

    private StaticInner(){
        
    }
    
    public static class SingleInstance{  //静态内部类 在类加载时候 不会初始化！！        
        public static final StaticInner STATIC_INNER = new StaticInner();    
    }
    
    public static StaticInner getInstance(){   
        return SingleInstance.STATIC_INNER;   
    }
    public static void main(String[] args) {
        StaticInner staticInner1 = StaticInner.getInstance();
        StaticInner staticInner2 = StaticInner.getInstance();
        System.out.println(staticInner1==staticInner2);
        
    }
    
}

运行结果：

不调用不会创建

外部类 调用内部类  才会去初始化

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韩式，相对来说静态内部类好于懒汉式。