設計模式之單例模式

1. 什麼是單例模式

   確保一個類只有一個例項，而且自行例項化並向整個系統提供這個例項，該類只提供一個取得其物件的方法(靜態的)

2. 單例模式種類

   1. 餓漢式(靜態常量)

      1. 實現步驟

         1. 私有化構造方法

         2. 在類內部建立一個靜態的常量物件

         3. 向外暴露一個人公共的靜態方法返回物件

      2. 優點

         1. 簡單，好理解，在類裝在的時候就完成例項化，避免的執行緒同步的問題

      3. 缺點

         1. 在類裝在的時候就完成例項化，沒有達到懶載入的效果。如果該物件從不使用，會造成記憶體資源的 浪費

         2. 雖然避免的執行緒同步問題，不過instance在類裝載時就例項化，在單例模式中大多數都是呼叫getInstance()方法，但是導致類裝載的原因有很多種，因此不能確定有其他方式或者其他靜態方法導致類裝載，這時候初始化就達不到懶載入的效果

   2. 餓漢式(靜態程式碼塊)：將例項的建立放在一個靜態程式碼塊中

      1. 步驟

         1. 私有化構造方法

         2. 定義例項private static Singleton singleton;

         3. 編寫靜態程式碼塊：初始化例項

         4. 向外暴露一個方公共的類方法返回例項物件

      2. 優缺點和餓漢式(靜態常量方式一致

   3. 懶漢式(執行緒不安全)，簡單瞭解就可以

      1. 程式碼實現

         public class Singleton{
           private static Singleton instance;
           //構造方法私有化
           private Singleton(){}
           //編寫向外暴露例項的方法,當呼叫getInstance()時才建立例項
           public static Singleton getInstance(){
             if(instance == null){
               instance = new Singleton();
              }
             return instance;
            }
         }
          
         

      2. 優點

         1. 起到懶載入的效果，但是隻能在單執行緒下面使用

      3. 缺點

         1. 如果在多執行緒下，一個執行緒進入的if判斷，還未來得及往下執行，另一個執行緒也通過了這個判斷語句，這時候便會產生多個例項。因此在多執行緒場景下不能使用

      4. 注意：在開發中不推薦使用這種方式

   4. 懶漢式(執行緒安全，同步方法)

      1. 程式碼實現

         public class Singleton{
           private static Singleton instance;
           
           //私有化構造方法
           private Singleton(){}
           //加入同步程式碼塊，解決執行緒不安全問題
           public static synchronized Singleton getInstance(){
             if(instance == null){
               instance = new Singleton();
              }
             return instance;
            }
         }
          
         

      2. 優點

         1. 解決了執行緒安全問題

      3. 缺點

         1. 效率太低，每個執行緒在想獲得例項的時候，執行getInstance()都要進行同步。而其實這個方法只執行一次例項化程式碼就可以了，後面想要獲得該例項，直接進行return就可以了。方法進行同步效率太低

      4. 在開發中，不推薦使用

   5. 懶漢式(執行緒安全，同步程式碼塊)瞭解有這回事就行

      1. 程式碼實現

         public class Singleton{
           private static Singleton instance;
           //私有化構造方法
           private Singleton(){}
           // 
           public static Singleton getInstance(){
             if(instance == null){
               synchronized(Singleton.class){
                 instance = new Singleton();
                }
              }
             return instance;
            }
         }

      2. 優缺點和懶漢式(執行緒不安全)，實際開發中不要使用，存線上程安全問題

   6. 雙重檢查

      1. 程式碼實現

         public class Singleton{
           private static volatile ingleton instance;
           
           //私有化建構函式
           private Singleton(){}
           //推薦使用這種單例模式
           public static Singleton getInstance(){
             if(instance == null){
               synchronized(Singleton.class){
                 if(instance == null){
                   instance = new Singleton(); 
                  }
                } 
              }
             return instance;
            }
         }

      2. 優點

         1. 在實戰開發中經常使用到的。

         2. 保證了執行緒安全

         3. 實現了懶載入，不會在成記憶體資源的浪費

         4. 在一定程度上保證了效率

   7. 靜態內部類（推薦使用）

      1. 程式碼實現

         public class Singleton{
           //瞭解靜態內部類及其特點？裝載時機
           private Singleton(){}
           private static class SingletonInstance{
             private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
            }
           private static Singleton getInstance(){
             return SingletonInstance.INSTANCE;
            }
         }

      2. 優點

         1. 這種方式採用了類裝載機制來保證初始化例項時只有一個執行緒

         2. 靜態內部類方式在Singleton類被裝載時並不會立即例項化，而是在需要例項化的時候，呼叫getInstance方法，才會裝載靜態內部類，從而完成Singleton的例項化

         3. 類的靜態屬性只會在第一次載入類的時候初始化，因此，JVM保證了執行緒的安全性，在類進行初始化時，別的執行緒是無法進入的

         4. 避免了執行緒不安全，利用靜態內部類的特點實現延遲載入，效率高

   8. 列舉(推薦使用)

      1. 程式碼實現

         public class SingletonTest{
           public static void main(String[] args){
             Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
             Singleton instance1= Singleton.INSTANCE;
             System.out.println(instance == instance1)//如果為true就是單例的
             
            }
         }
         //m列舉
         enum Singleton{
           INSTANCE;
           public void method(){
             
            }
         }

      2. 優點

         1. 避免多執行緒同步問題

         2. 防止反序列化重新建立的物件

3. 例項

   1. Hibernate的sessionFactory,它充當資料儲存源的代理，並負責建立Session物件。SessionFactory並不是一個輕量級的，一般情況下，一個專案通常只需要一個Sessionfactory就可以了，因此就會使用到單例模式

   2. 在JDK中，java.alng.Runtime就是經典的單例模式(看原始碼）使用了餓漢式

4. 單例模式注意事項和細節

   1. 單例模式保證了系統記憶體中只存在一個物件，節省了系統資源，對於一些需要頻繁建立銷燬的物件，使用單例模式可以提高系統性能

   2. 在想例項化一個物件的時候必須要記住使用相應獲取該物件的方法，而不是使用new的方式

5. 單例模式的使用場景

   1. 需要頻繁的進行建立和銷燬的物件，建立物件時耗時過多或消耗資源過多(即重量級物件），但又經常使用到的物件，工具類物件，頻繁訪問資料庫或者檔案的物件(比如資料來源、session工廠等)

   2. 要求生成唯一序列號的環境