Java设计模式：单例模式

目录

• 前言
• 模式说明
  • 饿汉式
    • 经常使用饿汉式
    • 枚举
  • 懒汉式
    • 懒汉式-线程不安全
    • 懒汉式-线程安全-同步方法
    • 懒汉式-线程安全-双重锁
• 参考资料

前言

之前对设计模式没有太大感受。如今慢慢在工做中愈来愈感受设计模式的重要性，因此决定重头来好好学习整理下经常使用的设计模式。
本文介绍的最初级的一个设计模式 单例模式

模式说明

java中单例模式定义：一个类有且仅有一个实例，而且自行实例化向整个系统提供。

应用： 一个系统中多线程对一个文件进行操做，这个文件就须要保证只有一个实例，等等

饿汉式

说明：饿汉式意思就是不管系统需不须要使用该类的实例对象，先在类加载的时候建立好
优势：实现简单
缺点：容易形成内存的浪费

经常使用饿汉式

该方式是在该类被加载的时候，就建立好了实例化对象。不容许其余地方经过构造方法来建立对象，只能经过提供的指定公共方法来获取惟一的对象。

public class SingletonDemo1 {

    //static 确保在类加载的时候就会初始化该对象
    private final static SingletonDemo1 singleton = new SingletonDemo1();

    // 必须是私有构造方法，防止其余地方经过构造方法来实例化对象
    private SingletonDemo1(){
    }

    // 是一个公共的静态方法，用于对外提供惟一的对象
    public static SingletonDemo1 getInstance(){
        return singleton;
    }

}

枚举

根据枚举的特性，可使用枚举来实现单例模式

public class SingletonDemo3 {

    // 不容许其余地方经过构造方法进行实例化对象
    private SingletonDemo3(){}

    //对外提供可获取惟一实例化对象的公共方法
    public static SingletonDemo3 getInstance(){
        return Singleton.SINGLETON.getInstance();
    }

    private enum Singleton{
        SINGLETON;

        private SingletonDemo3 singleton;

        Singleton(){
            singleton = new SingletonDemo3();
        }

        public SingletonDemo3 getInstance(){
            return singleton;
        }
    }

}

懒汉式

说明：懒汉式意思就是在系统第一次须要使用该类的实例对象时，再建立该类的实例对象。
优势：不形成内存不必的浪费
缺点：实现相对较难

懒汉式-线程不安全

在有多线程使用的状况下不要使用，不然可能会形成建立多个实例对象。通常建议不使用该种方式。

public class SingletonDemo1 {

    //static 确保在类加载的时候就会初始化该对象
    private static SingletonDemo1 singleton = null;

    // 必须是私有构造方法，防止其余地方经过构造方法来实例化对象
    private SingletonDemo1(){
    }

    // 是一个公共的静态方法，用于对外提供惟一的对象
    public static SingletonDemo1 getInstance(){
        if(singleton==null){
            singleton = new SingletonDemo1();
        }
        return singleton;
    }

}

懒汉式-线程安全-同步方法

因为上面的方式，是在执行getInstance()方法时，多线程使用时可能出现建立多个对象的状况。那能够直接将该方法进行同步，保证任意时间，最可能是能一个线程使用该方法。

public class SingletonDemo2 {

    //static 确保在类加载的时候就会初始化该对象
    private static SingletonDemo2 singleton = null;

    // 必须是私有构造方法，防止其余地方经过构造方法来实例化对象
    private SingletonDemo2(){
    }

    // 是一个公共的静态方法，用于对外提供惟一的对象
    public static synchronized  SingletonDemo2 getInstance(){
        if(singleton==null){
            singleton = new SingletonDemo2();
        }
        return singleton;
    }

}

缺点：过重了，每一个线程在每次使用的时候，都须要进行同步，而实际上只是在第一次获取该类的实例对象时须要同步，日后使用不须要同步。

懒汉式-线程安全-双重锁

该方式只会在未实例化对象时，才同步进行实例化对象。实例化后就不须要再进行同步了。

public class SingletonDemo2 {

    //static 确保在类加载的时候就会初始化该对象
    private static volatile SingletonDemo2 singleton = null;

    // 必须是私有构造方法，防止其余地方经过构造方法来实例化对象
    private SingletonDemo2(){
    }

    // 是一个公共的静态方法，用于对外提供惟一的对象
    public static SingletonDemo2 getInstance(){
        if(singleton==null){
            synchronized (SingletonDemo2.class){
                if(singleton==null) { //为了防止多个线程进行实例化
                    singleton = new SingletonDemo2();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }

}

有么有注意到，使用了volatitle关键字，为何要使用volatile关键字？
答：这里使用了volatile一个重要的特性——禁止JVM指令重排序
singleton = new SingletonDemo2()的在jvm内存中会有三步，1)分配内存；2)初始化对象；3)将对象指向分配的内存。jvm在会在不改变最终执行结果的状况下对指令进行重排序，即：可能执行顺序是1->3->2，如果在执行执行3还未执行2时，其余线程执行使用，则会报错。
（参考：http://www.javashuo.com/article/p-plwggyio-cp.html）

参考资料

http://www.javashuo.com/article/p-qjktkfot-ck.html
http://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html
java实例化对象过程说明：http://www.javashuo.com/article/p-rtbvcfpv-ey.html