设计模式-单例模式

2020-05-02

模式动机

保证一个类只有一个实例且这个实例易于被访问。
让类自身负责保存它的唯一实例，这个类可以保证没有其他实例被创建，并且它提供一个访问该实例的方法。
模式定义
确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类成为单例类，它提供全局访问的方法。
单例模式的三个要点：
1. 某个类只能有一个实例
2. 必须自行创建这个实例
3. 必须自行向整个系统提供这个实例
单例模式是一种对象创建型模式。

单例模式结构图

单例模式分类

饿汉式单例类：无须考虑多个线程同时访问的问题，调用速度和反应时间优于懒汉式单例，但资源利用效率不及懒汉式单例，系统加载时间可能比较长。
懒汉式单例类：实现了延迟加载，但必须处理好多个线程同时访问的问题，需要通过双重检查锁定等机制进行控制，将导致系统性能受到一定影响。

饿汉式单例类结构图

饿汉式单例类

public class EagerSingleton{
    //饿汉式，加载时就创建
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton(){}

    public static EagerSingleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

懒汉式单例类结构图

懒汉式单例类-双重检查锁定

public class LazySingleton{
    private volatile static LazySingleton instance = null;

    private LazySingleton(){}
    //懒汉式，使用时再创建
    public static LazySingleton getInstance(){
        //第一次检查
        if(instance == null){
            //需要获取锁
            synchronized(LazySingleton.class){
                //第二次检查
                if(instance == null){
                    //创建单例实例
                    instance = new LazySingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式单例类-IoDH，静态内部类

public class LazySingleton{
    private Singleton(){}
    //通过静态内部类创建
    private static class HolderClass{
        private final static LazySingleton instance = new LazySingleton();
    }
    //当调用getInstance()时才加载静态内部类并创建单例实例
    public static LazySingleton getInstance(){
        return HolderClass.instance;
    }
}

单例模式优点
1. 提供了对唯一实例的受控访问
2. 可以节约系统资源，提高系统的性能
3. 允许可变数目的实例（多例类）
单例模式缺点
1. 扩展困难（缺少抽象层）
2. 职责过重
3. 由于自动垃圾回收机制，可能会导致共享的单例对象的状态丢失
适用情况
1. 系统只需要一个实例对象，或因资源消耗太大而只允许创建一个对象
2. 客户调用类的单个实例只允许适用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例

模式动机

模式定义

单例模式结构图

单例模式分类

饿汉式单例类

懒汉式单例类-双重检查锁定

懒汉式单例类-IoDH，静态内部类