目錄

一.單例模式的起源，和應(yīng)用場(chǎng)景

1.單例模式的前世今生！

?2.什么是單例模式？

2.1使用單例模式的注意事項(xiàng)

2.2如何理解單例模式？

2.3單例模式的優(yōu)勢(shì)以及不足！

2.4使用場(chǎng)景

二.實(shí)現(xiàn)

1.實(shí)現(xiàn)思路

1.1創(chuàng)建一個(gè) Singleton 類 (SingleObject.java)

1.2從 singleton 類獲取唯一的對(duì)象 (SingletonPatternDemo.java)

1.3控制臺(tái)打印輸出結(jié)果

2.單例模式的幾種實(shí)現(xiàn)方式

2.1懶漢式，線程不安全（只有只一個(gè)不支持多線程）

2.2懶漢式，線程安全

3、餓漢式

4、雙檢鎖/雙重校驗(yàn)鎖（DCL，即 double-checked locking）

5、登記式/靜態(tài)內(nèi)部類

6、枚舉

7.總結(jié)

三.今天的分享就到這里，如果可以的話可以給小編點(diǎn)一個(gè)👍

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前言：

為什么要去介紹這種模式，為什么要使用？

很簡(jiǎn)單,幫助開發(fā)人員解決常見的軟件設(shè)計(jì)問題，并提供一種可重用和可擴(kuò)展的解決方案!

使用的目的很簡(jiǎn)單就是解決在普通開發(fā)解決不了的問題！

一.單例模式的起源，和應(yīng)用場(chǎng)景

1.單例模式的前世今生！

單例模式的起源可以追溯到上世紀(jì)60年代的軟件工程領(lǐng)域。最早提出單例模式概念的是美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Douglas Schmidt 和 Robert Hanmer。

在設(shè)計(jì)模式的經(jīng)典著作《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》中，由四位軟件工程師 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides（被稱為GoF 四人組）首次將單例模式正式定義為一種常用的設(shè)計(jì)模式，并描述了其用途和實(shí)現(xiàn)方式。

然而，單例模式的思想在實(shí)際軟件開發(fā)中早就存在并且被廣泛應(yīng)用。例如，早期的操作系統(tǒng)中就有諸如"System Manager"或"Window Manager"等全局唯一的對(duì)象，這些對(duì)象的作用類似于單例模式。

因此，單例模式的起源可以說是從早期開發(fā)者在實(shí)踐中總結(jié)出的一種常用的設(shè)計(jì)原則，通過確保只有一個(gè)實(shí)例存在來提供全局訪問點(diǎn)，并在實(shí)踐中得到了系統(tǒng)架構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)的普遍應(yīng)用。

?2.什么是單例模式？

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模式之一。這種類型的設(shè)計(jì)模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對(duì)象的最佳方式。

這種模式涉及到一個(gè)單一的類，該類負(fù)責(zé)創(chuàng)建自己的對(duì)象，同時(shí)確保只有單個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建。這個(gè)類提供了一種訪問其唯一的對(duì)象的方式，可以直接訪問，不需要實(shí)例化該類的對(duì)象。

單例模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，它確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供了一個(gè)全局訪問點(diǎn)來訪問該實(shí)例。

2.1使用單例模式的注意事項(xiàng)

• 單例類只能有一個(gè)實(shí)例。
• 單例類必須自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。
• 單例類必須給所有其他對(duì)象提供這一實(shí)例。

2.2如何理解單例模式？

• 一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)班主任。
• Windows 是多進(jìn)程多線程的，在操作一個(gè)文件的時(shí)候，就不可避免地出現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程或線程同時(shí)操作一個(gè)文件的現(xiàn)象，所以所有文件的處理必須通過唯一的實(shí)例來進(jìn)行。
• 一些設(shè)備管理器常常設(shè)計(jì)為單例模式，比如一個(gè)電腦有兩臺(tái)打印機(jī)，在輸出的時(shí)候就要處理不能兩臺(tái)打印機(jī)打印同一個(gè)文件。

2.3單例模式的優(yōu)勢(shì)以及不足！

優(yōu)點(diǎn)：

• 1.在內(nèi)存里只有一個(gè)實(shí)例，減少了內(nèi)存的開銷，尤其是頻繁的創(chuàng)建和銷毀實(shí)例（比如管理學(xué)院首頁(yè)頁(yè)面緩存）。
• 2.避免對(duì)資源的多重占用（比如寫文件操作）。?

缺點(diǎn)：沒有接口，不能繼承，與單一職責(zé)原則沖突，一個(gè)類應(yīng)該只關(guān)心內(nèi)部邏輯，而不關(guān)心外面怎么樣來實(shí)例化。

2.4使用場(chǎng)景

• 1.要求生產(chǎn)唯一序列號(hào)。
• 2.WEB 中的計(jì)數(shù)器，不用每次刷新都在數(shù)據(jù)庫(kù)里加一次，用單例先緩存起來。
• 3.創(chuàng)建的一個(gè)對(duì)象需要消耗的資源過多，比如 I/O 與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接等。

注意事項(xiàng)：getInstance() 方法中需要使用同步鎖 synchronized (Singleton.class) 防止多線程同時(shí)進(jìn)入造成 instance 被多次實(shí)例化。

二.實(shí)現(xiàn)

1.實(shí)現(xiàn)思路

1.1創(chuàng)建一個(gè) Singleton 類 (SingleObject.java)

public class SingleObject {//創(chuàng)建 SingleObject 的一個(gè)對(duì)象private static SingleObject instance = new SingleObject();//讓構(gòu)造函數(shù)為 private，這樣該類就不會(huì)被實(shí)例化private SingleObject(){}//獲取唯一可用的對(duì)象public static SingleObject getInstance(){return instance;}public void showMessage(){System.out.println("Hello World!");}
}

1.2從 singleton 類獲取唯一的對(duì)象 (SingletonPatternDemo.java)

public class SingletonPatternDemo {public static void main(String[] args) {//不合法的構(gòu)造函數(shù)//編譯時(shí)錯(cuò)誤：構(gòu)造函數(shù) SingleObject() 是不可見的//SingleObject object = new SingleObject();//獲取唯一可用的對(duì)象SingleObject object = SingleObject.getInstance();//顯示消息object.showMessage();}
}

1.3控制臺(tái)打印輸出結(jié)果

執(zhí)行程序，輸出結(jié)果：

Hello World!

2.單例模式的幾種實(shí)現(xiàn)方式

2.1懶漢式，線程不安全（只有只一個(gè)不支持多線程）

是否 Lazy 初始化：是

是否多線程安全：否

實(shí)現(xiàn)難度：易

描述：這種方式是最基本的實(shí)現(xiàn)方式，這種實(shí)現(xiàn)最大的問題就是不支持多線程。因?yàn)闆]有加鎖 synchronized，所以嚴(yán)格意義上它并不算單例模式。
這種方式 lazy loading 很明顯，不要求線程安全，在多線程不能正常工作。

public class Singleton {  private static Singleton instance;  private Singleton (){}  public static Singleton getInstance() {  if (instance == null) {  instance = new Singleton();  }  return instance;  }  
}

2.2懶漢式，線程安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多線程安全：是

實(shí)現(xiàn)難度：易

描述：這種方式具備很好的 lazy loading，能夠在多線程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情況下不需要同步。
優(yōu)點(diǎn)：第一次調(diào)用才初始化，避免內(nèi)存浪費(fèi)。
缺點(diǎn)：必須加鎖 synchronized 才能保證單例，但加鎖會(huì)影響效率。
getInstance() 的性能對(duì)應(yīng)用程序不是很關(guān)鍵（該方法使用不太頻繁）。

public class Singleton {  private static Singleton instance;  private Singleton (){}  public static synchronized Singleton getInstance() {  if (instance == null) {  instance = new Singleton();  }  return instance;  }  
}

3、餓漢式

是否 Lazy 初始化：否

是否多線程安全：是

實(shí)現(xiàn)難度：易

描述：這種方式比較常用，但容易產(chǎn)生垃圾對(duì)象。
優(yōu)點(diǎn)：沒有加鎖，執(zhí)行效率會(huì)提高。
缺點(diǎn)：類加載時(shí)就初始化，浪費(fèi)內(nèi)存。
它基于 classloader 機(jī)制避免了多線程的同步問題，不過，instance 在類裝載時(shí)就實(shí)例化，雖然導(dǎo)致類裝載的原因有很多種，在單例模式中大多數(shù)都是調(diào)用 getInstance 方法， 但是也不能確定有其他的方式（或者其他的靜態(tài)方法）導(dǎo)致類裝載，這時(shí)候初始化 instance 顯然沒有達(dá)到 lazy loading 的效果。

public class Singleton {  private static Singleton instance = new Singleton();  private Singleton (){}  public static Singleton getInstance() {  return instance;  }  
}

4、雙檢鎖/雙重校驗(yàn)鎖（DCL，即 double-checked locking）

JDK 版本：JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化：是

是否多線程安全：是

實(shí)現(xiàn)難度：較復(fù)雜

描述：這種方式采用雙鎖機(jī)制，安全且在多線程情況下能保持高性能。
getInstance() 的性能對(duì)應(yīng)用程序很關(guān)鍵。

public class Singleton {  private volatile static Singleton singleton;  private Singleton (){}  public static Singleton getSingleton() {  if (singleton == null) {  synchronized (Singleton.class) {  if (singleton == null) {  singleton = new Singleton();  }  }  }  return singleton;  }  
}

5、登記式/靜態(tài)內(nèi)部類

是否 Lazy 初始化：是

是否多線程安全：是

實(shí)現(xiàn)難度：一般

描述：這種方式能達(dá)到雙檢鎖方式一樣的功效，但實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單。對(duì)靜態(tài)域使用延遲初始化，應(yīng)使用這種方式而不是雙檢鎖方式。這種方式只適用于靜態(tài)域的情況，雙檢鎖方式可在實(shí)例域需要延遲初始化時(shí)使用。
這種方式同樣利用了 classloader 機(jī)制來保證初始化 instance 時(shí)只有一個(gè)線程，它跟第 3 種方式不同的是：第 3 種方式只要 Singleton 類被裝載了，那么 instance 就會(huì)被實(shí)例化（沒有達(dá)到 lazy loading 效果），而這種方式是 Singleton 類被裝載了，instance 不一定被初始化。因?yàn)?SingletonHolder 類沒有被主動(dòng)使用，只有通過顯式調(diào)用 getInstance 方法時(shí)，才會(huì)顯式裝載 SingletonHolder 類，從而實(shí)例化 instance。想象一下，如果實(shí)例化 instance 很消耗資源，所以想讓它延遲加載，另外一方面，又不希望在 Singleton 類加載時(shí)就實(shí)例化，因?yàn)椴荒艽_保 Singleton 類還可能在其他的地方被主動(dòng)使用從而被加載，那么這個(gè)時(shí)候?qū)嵗?instance 顯然是不合適的。這個(gè)時(shí)候，這種方式相比第 3 種方式就顯得很合理。

public class Singleton {  private static class SingletonHolder {  private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  }  private Singleton (){}  public static final Singleton getInstance() {  return SingletonHolder.INSTANCE;  }  
}

6、枚舉

JDK 版本：JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化：否

是否多線程安全：是

實(shí)現(xiàn)難度：易

描述：這種實(shí)現(xiàn)方式還沒有被廣泛采用，但這是實(shí)現(xiàn)單例模式的最佳方法。它更簡(jiǎn)潔，自動(dòng)支持序列化機(jī)制，絕對(duì)防止多次實(shí)例化。
這種方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不僅能避免多線程同步問題，而且還自動(dòng)支持序列化機(jī)制，防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象，絕對(duì)防止多次實(shí)例化。不過，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用這種方式寫不免讓人感覺生疏，在實(shí)際工作中，也很少用。
不能通過 reflection attack 來調(diào)用私有構(gòu)造方法。

public enum Singleton {  INSTANCE;  public void whateverMethod() {  }  
}

7.總結(jié)

一般情況下，不建議使用第 1 種和第 2 種懶漢方式，建議使用第 3 種餓漢方式。只有在要明確實(shí)現(xiàn) lazy loading 效果時(shí)，才會(huì)使用第 5 種登記方式。如果涉及到反序列化創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，可以嘗試使用第 6 種枚舉方式。如果有其他特殊的需求，可以考慮使用第 4 種雙檢鎖方式。

三.今天的分享就到這里，如果可以的話可以給小編點(diǎn)一個(gè)👍