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GOF設計模式之1：單例設計模式，gof設計模式

編輯：JAVA綜合教程

GOF設計模式之1：單例設計模式，gof設計模式

1.單例設計模式核心作用：

保證一個類只有一個實例，並且提供了訪問該實例的全局訪問點

2.常見應用場景：

window的任務管理器
項目中讀取配置文件一般也是一個單例模式
數據庫連接池的設計也是采用單例模式，因為數據庫連接是一種數據庫資源
操作系統的文件管理系統，也是單例模式，一個操作系統只能有一個文件系統
Application也是單例的應用（Servlet編程或者Android的Application類）
在Spring中，每個bean默認也是單例的，這樣的有點兒事Spring容器可以管理
在Servlet編程中每個Servlet也是單例的
在Spring MVC和Struts1框架中控制器對象也是單例

3.單例模式的優點

由於單例模式只生產一個對象，減少了系統開銷，當一個對象的產生需要的資源比較多的時候，比如讀取配置文件、產生其它依賴對象時，則可以在應用啟動的時候直接產生一個單例對象，然後永久駐存內存的方式來解決。
單例模式可以在系統設置全局訪問點，優化共享資源的訪問。例如可以設計一個單例類，負責所有數據表的映射。

4.常見5中單例模式的實現方式：

主要

餓漢式：線程安全，調用效率高。但是不能延時加載

懶漢式：線程安全，調用效率不高。但是可以延遲加載

其它：

雙重檢鎖式：由於JVM底層內部模型的原因，偶爾會出現問題，不建議使用

靜態內部類式：線程安全，調用效率高，而且可以延遲加載

枚舉單例：線程安全，調用效率高，不可延遲加載

餓漢式的示例代碼：

public class Singleton01 {
    //類初始化的時候，立即加載這個對象（沒有延時加載的優勢）。加載類時，是線程安全的
    private static Singleton01 instance = new Singleton01();
    private Singleton01(){}
    //方法沒有同步調用效率高
    public static Singleton01 getInstance(){
        return instance;
    }
}

餓漢式單例模式的代碼中，static變量會在類裝載的時候進行初始化，此時不會涉及到多個線程對象訪問該對象的問題。虛擬機會保證只會裝載一次該類，肯定不會發生並發訪問的問題，因此可以省略synchronized關鍵字

問題：如果僅僅是加載本類，而不是要調用getInstance，甚至永遠都沒有調用，則會造成資源浪費。

懶漢式的示例代碼

 1 package com.chunjiangchao.pattern.singleton;
 2 /**
 3  * 測試懶漢式單例模式
 4  */
 5 public class Singleton02 {
 6     //類初始化的時候，不初始化這個對象（延時加載，真正用的時候再創建）。
 7     private static Singleton02 instance = null;
 8     private Singleton02(){}
 9     ////方法同步，調用效率低！
10     public static synchronized Singleton02 getInstance(){
11         if(instance == null)
12             instance = new Singleton02();
13         return instance;
14     }
15 }

要點：延遲加載，懶加載真正用到的時候才會選擇加載

問題：

資源利用率高了，但是每次調用getInstance()方法都要同步，並發效率較低。

雙重檢鎖實現

 1 package com.chunjiangchao.pattern.singleton;
 2 /**
 3  * 測試DCL（雙重檢鎖）單例模式
 4  * 
 5  */
 6 public class Singleton03 {
 7     //類初始化的時候，不初始化這個對象（延時加載，真正用的時候再創建）。
 8     private volatile static Singleton03 instance = null;
 9     private Singleton03(){}
10     ////代碼塊同步，調用效率要比同步方法要快一些，由於JVM的原因在高並發的情況下會出現問題
11     public static  Singleton03 getInstance(){
12         if(instance == null){
13             synchronized (Singleton03.class) {
14                 if(instance == null)
15                     instance = new Singleton03();
16             }
17         }
18         return instance;
19     }
20 }

提高了執行的效率，不必每次獲取對象的時候都要進行同步，只有第一次才會進行同步創建。

問題：

由於編譯器優化的原因和JVM底層內部模型原因，偶爾會出現問題，不建議使用。但是我們可以在instance前面添加volatile關鍵字，這樣就沒問題了。

靜態內部類實現方式：（懶加載方式）

 1 package com.chunjiangchao.pattern.singleton;
 2 /**
 3  * 靜態內部類單例模式
 4  * 這種方式：線程安全，調用效率高，並且實現了延時加載！
 5  */
 6 public class Singleton04 {
 7     private Singleton04(){}
 8     public static  Singleton04 getInstance(){
 9         return Inner.instance;
10     }
11     private static class Inner{
12         private static final Singleton04 instance = new Singleton04();
13     }
14 }

外部類沒有static屬性，則不會像餓漢式那樣，上來就把對象造出來了

只有真正調用getInstance才會加載靜態內部類。加載類時是線程安全的。instance 是static final類型，保證了內存中只有這樣一個實例存在，而且只被賦值一次，從而保證了線程安全性。

兼並並發高效調用和延遲加載的優勢。

換一句戶說：靜態內部有具備餓漢式和延遲加載的優勢。

枚舉實現單例：

 1 package com.chunjiangchao.pattern.singleton;
 2 /**
 3  * 枚舉式實現單例模式(沒有延時加載)
 4  */
 5 public enum Singleton05 {
 6     instance;//這個枚舉元素，本身就是單例對象！
 7     public void operation(){
 8         //添加需要的操作
 9     }
10 }

優點：實現簡單；枚舉本身就是單例。由JVM從根本上提供保障。避免反射和序列化的漏洞

缺點：無延遲加載