（非原创）JAVA学习（二）单例模式

原文链接：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-Singleton/index.html

/content/506877.html

单例模式

考虑这样一个应用，读取配置文件的内容。很多应用项目，都有与应用相关的配置文件，这些配置文件很多是由项目开发人员自定义的，在里面定义一些应用重要的参数数据。当然，在实际的项目中，这种配置文件多数采用 xml 格式，也有采用 properties 格式的，我们这里假设创建了一个名为 AppConfig 的类，它专门用来读取配置文件内的信息。客户端通过 new 一个 AppConfig 的实例来得到一个操作配置文件内容的对象。如果在系统运行中，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例。换句话说，在系统运行期间，系统中会存在很多个 AppConfig 的实例对象，这里读者有没有发现有什么问题存在？当然有问题了，试想一下，每一个 AppConfig 实例对象里面都封装着配置文件的内容，系统中有多个 AppConfig 实例对象，也就是说系统中会同时存在多份配置文件的内容，这样会严重浪费内存资源。如果配置文件内容越多，对于系统资源的浪费程度就越大。事实上，对于 AppConfig 这样的类，在运行期间只需要一个实例对象就足够了。

从专业化来说，单例模式是一种对象创建模式，它用于产生一个对象的具体实例，它可以确保系统中一个类只产生一个实例。Java 里面实现的单例是一个虚拟机的范围，因为装载类的功能是虚拟机的，所以一个虚拟机在通过自己的 ClassLoad 装载实现单例类的时候就会创建一个类的实例。在 Java 语言中，这样的行为能带来两大好处：

对于频繁使用的对象，可以省略创建对象所花费的时间，这对于那些重量级对象而言，是非常可观的一笔系统开销；

由于 new 操作的次数减少，因而对系统内存的使用频率也会降低，这将减轻 GC 压力，缩短 GC 停顿时间。

因此对于系统的关键组件和被频繁使用的对象，使用单例模式可以有效地改善系统的性能。单例模式的核心在于通过一个接口返回唯一的对象实例。首要的问题就是要把创建实例的权限收回来，让类自身来负责自己类的实例的创建工作，然后由这个类来提供外部可以访问这个类实例的方法

单例模式有以下特点：
　　1、单例类只能有一个实例。
　　2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
　　3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

一、懒汉式单例

//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己

public class Singleton {

private Singleton() {}

private static Singleton single=null;

//静态工厂方法

public static Singleton getInstance() {

if (single == null) {

single = new Singleton();

}

return single;

}

}

Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
（事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论，姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。）

但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例，要实现线程安全，有以下三种方式，都是对getInstance这个方法改造，保证了懒汉式单例的线程安全，如果你第一次接触单例模式，对线程安全不是很了解，可以先跳过下面这三小条，去看饿汉式单例，等看完后面再回头考虑线程安全的问题：

1、在getInstance方法上加同步

public static synchronized Singleton getInstance() {

if (single == null) {

single = new Singleton();

}

return single;

}

2、双重检查锁定

public static Singleton getInstance() {

if (singleton == null) {

synchronized (Singleton.class) {

if (singleton == null) {

singleton = new Singleton();

}

}

}

return singleton;

}

3、静态内部类

public class Singleton {

private static class LazyHolder {

private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

}

private Singleton (){}

public static final Singleton getInstance() {

return LazyHolder.INSTANCE;

}

}

这种比上面1、2都好一些，既实现了线程安全，又避免了同步带来的性能影响。

二、饿汉式单例

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化

public class Singleton1 {

private Singleton1() {}

private static final Singleton1 single = new Singleton1();

//静态工厂方法

public static Singleton1 getInstance() {

return single;

}

}

饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。

总结：

单例模式是用来实现在整个程序中只有一个实例的设计模式方法。本文通过从最基础的单例模式开始讲解，逐渐进入到延迟加载、锁机制、内部、静态类等单例模式实现方法，让读者可以学习单例模式的具体应用。设计模式的核心理念是活学活用，所以不会有什么规则是固定不变的规则，需要读者在实际应用过程中不断尝试、不断创新，力求代码间接明了、易于扩展。