Java23种设计模式案例：单例模式（Singleton）

单例对象（Singleton）是一种常用的设计模式。在Java应用中，单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。

1、适用场景

需要使得类的一个对象成为系统运行过程中的唯一实例。

2、优点

1）实例控制

单例模式会阻止其他对象实例化其自己的单例对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。

2）灵活性

因为类控制了实例化过程，所以类可以灵活更改实例化过程。

3、缺点

1）开销

虽然数量很少，但如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例，将仍然需要一些开销。可以通过使用静态初始化解决此问题。

2）可能的开发混淆

使用单例对象（尤其在类库中定义的对象）时，开发人员必须记住自己不能使用new关键字实例化对象。因为可能无法访问库源代码，因此应用程序开发人员可能会意外发现自己无法直接实例化此类。

3）对象生存期

不能解决删除单个对象的问题。在提供内存管理的语言中（例如基于.NET Framework的语言），只有单例类能够导致实例被取消分配，因为它包含对该实例的私有引用。在某些语言中（如 C++），其他类可以删除对象实例，但这样会导致单例类中出现悬浮引用。

4、代码示例

1）关系图

2）代码实现

实现方式1：恶汉模式

[code=language-java]//没有达到lazy loading的效果
class HungrySingleton{
private static HungrySingleton singleton=new HungrySingleton();
private HungrySingleton(){}
public static HungrySingleton getInstance(){
return singleton;
}
}

实现方式2：懒汉模式

[code=language-java]class LazySingleton{
private static LazySingleton singleton;
private LazySingleton(){
}
public static LazySingleton getInstance(){
if(singleton==null){
singleton=new LazySingleton();
}
return singleton;
}
}

实现方式3：静态内部类

[code=language-java]//加载时不会初始化静态变量INSTANCE，因为没有主动使用，达到Lazy loading
class InternalSingleton{
private static class SingletonHolder{
private final static  InternalSingleton INSTANCE=new InternalSingleton();
}
private InternalSingleton(){}
public static InternalSingleton getInstance(){
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}

实现方式4：使用枚举

[code=language-java]//《Effective Java》作者推荐使用的方法，优点：不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象
enum EnumSingleton{
INSTANCE;
public void doSomeThing(){
}
}

实现方式5：双重校验锁

[code=language-java]//带有双重校验锁的单例模式
class LockSingleton{
private volatile static LockSingleton singleton;
private LockSingleton(){}

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

实现方式6：登记式单例

[code=language-java]//类似Spring里面的方法，将类名注册，下次从里面直接获取。
class Singleton3 {
private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
static{
Singleton3 single = new Singleton3();
map.put(single.getClass().getName(), single);
}
//保护的默认构造子
protected Singleton3(){}
//静态工厂方法,返还此类惟一的实例
public static Singleton3 getInstance(String name) {
if(name == null) {
name = Singleton3.class.getName();
System.out.println("name == null"+"--->name="+name);
}
if(map.get(name) == null) {
try {
map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return map.get(name);
}
//一个示意性的商业方法
public String about() {
return "Hello, I am RegSingleton.";
}
public static void main(String[] args) {
Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);
System.out.println(single3.about());
}
}