单例模式

定义

单例模式(Singleton Pattern)：单例模式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，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。
单例模式的要点有三个：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它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。

UML图描述

单例模式主要包含一种角***r>1.单例角色：负责将自身创建出来并提供给系统。

单例模式

Java有七种单例模式的实现方式

代码实现

/**
 *  懒汉式，线程不安全
 */
public class SinglePattern1 {
    private static SinglePattern1 singlePattern1;
    private SinglePattern1(){}
    public static SinglePattern1 getInstance(){
        if(singlePattern1 == null)
            singlePattern1 = new SinglePattern1();
        return singlePattern1;
    }
}

/**
 * 懒汉式,多线程安全
 */
public class SinglePattern2 {

    private static SinglePattern2 singlePattern2;

    private SinglePattern2(){}

    public static synchronized SinglePattern2 getInstance(){
        if(singlePattern2 == null)
            singlePattern2 = new SinglePattern2();
        return singlePattern2;
    }

}

/**
 * 饿汉式
 */
public class SinglePattern3 {

    private static SinglePattern3 singlePattern3 = new SinglePattern3();

    private SinglePattern3(){}

    public static SinglePattern3 getInstance() {
        return singlePattern3;
    }
}

/**
 * 饿汉式变种
 */
public class SinglePattern4 {

    private static SinglePattern4 singlePattern4;

    static {
        singlePattern4 = new SinglePattern4();
    }

    private SinglePattern4(){}

    public static SinglePattern4 getInstance(){
        return singlePattern4;
    }
}

/**
 * 静态内部类，可以实现百分百的懒加载
 */
public class SinglePattern5{

    private SinglePattern5(){}

    private static class SinglePatternInner{
        private static final SinglePattern5 singlePattern5 = new SinglePattern5();
    }

    public static SinglePattern5 getInstance(){
        return SinglePatternInner.singlePattern5;
    }
}

/**
 * 枚举式，可以防止序列化和反序列化时形成多例，Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
 */
enum  SinglePattern6 {
    INSTANCE;
    public void doSomething(){
        System.out.println("do something");
    }
}

/**
 * 双重校验锁，线程安全，JDK1.5之后可用
 */
public class SinglePattern7 {

    private static volatile SinglePattern7 singlePattern7;

    private SinglePattern7(){}

    public static SinglePattern7 getInstance(){
        if(singlePattern7 == null){
            synchronized (SinglePattern7.class){
                if(singlePattern7 == null){
                    singlePattern7 = new SinglePattern7();
                }
            }
        }
        return singlePattern7;
    }

}

适用场景

1.系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器，或者需要考虑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使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。
3.在一个系统中要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来，如果一个类可以有几个实例共存，就需要对单例模式进行改进，使之成为多例模式。

单例模式的优点

1.提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它，并为设计及开发团队提供了共享的概念。
2.由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象，单例模式无疑可以提高系统的性能。
3.允许可变数目的实例。我们可以基于单例模式进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获得指定个数的对象实例。

单例模式的缺点

1.由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
2.单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。因为单例类既充当了工厂角色，提供了工厂方法，同时又充当了产品角色，包含一些业务方法，将产品的创建和产品的本身的功能融合到一起。
3.滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；现在很多面向对象语言(如Java、C#)的运行环境都提供了自动垃圾回收的技术，因此，如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为它是垃圾，会自动销毁并回收资源，下次利用时又将重新实例化，这将导致对象状态的丢失。

完整的工程代码链接：https://github.com/youzhihua/design-pattern