设计模式GOF23——单例模式

单例模式（Singleton）是创建者模式的一种，是负责创建对象的模式。

模式解决的问题

该模式的核心是保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点。

模式的优点

由于单例模式只生成一个单例，减少了系统性能的开销，当一个对象的产生需要较多的资源时，例如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时产生一个单例对象，然后永久驻留在内存的方式解决。

单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化环共享资源访问，例如可以设置一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

模式的缺点

一、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。

二、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。

三、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，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。

模式的实现方式

饿汉式（线程安全，调用率高，但是，不可以延时加载）

饿汉式是在对象创建的时候就直接赋值。

public class Singleton {
//单例的对象在创建的时候初始化，private保证外部不能随便访问，static让外部类可以通过getInstance（）方法访问
private static Singleton singleton = new Singleton();
//把构造方法私有化，防止外部创建类对象
private Singleton(){}
//对外设定的可以访问类的方法
public static Singleton getInstance(){
return singleton;
}
}

调用的时候也很简单

Singleton s = Singleton.getInstance();

就可以了。

2. 懒汉式（线程安全，调用率高，但是，可以延时加载）

懒汉式是在调用的时候再创建对象

public class Singleton {
//private保证外部不能随便访问，static让外部类可以通过getInstance（）方法访问
private static Singleton singleton = null;
//把构造方法私有化，防止外部创建类对象
private Singleton(){}
//对外设定的可以访问类的方法,没有对象的话创建对象，synchronized保证线程安全
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}

调用的时候也很简单

Singleton s = Singleton.getInstance();

3. 双重检索式（由于JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题）

双重检索式是用双重锁的方式保证创建对象的线程安群问题

public class Singleton {
//private保证外部不能随便访问，static让外部类可以通过getInstance（）方法访问
private static Singleton singleton = null;
//把构造方法私有化，防止外部创建类对象
private Singleton(){}
//对外设定的可以访问类的方法,没有对象的话创建对象，synchronized保证线程安全
//synchronized放在方法里面会减少线程冲突的可能性，不用每次都同步，提高效率
public static  Singleton getInstance(){
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}

调用的时候也很简单

Singleton s = Singleton.getInstance();

4. 静态内部类（线程安全，调用率高，但是，可以延时加载）

静态内部类是用静态内部类的方式创建对象

public class Singleton {
//静态内部类创建对象，因为是静态内部类，又是私有类，所以只有本类可以访问
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
//把构造方法私有化，防止外部创建类对象
private Singleton(){}
//对外设定的可以访问类的方法,访问静态内部类的对象
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}

调用的时候也很简单

Singleton s = Singleton.getInstance();

5. 枚举单例（线程安全，调用率高，不能延时加载）

用枚举类来保存对象，枚举类本身就是天然单例模式。

public enum Singleton {
INSTANCE;
}

调用的时候也很简单

Singleton s = Singleton.INSTANCE;

6. 静态块（线程安全，调用率高，不能延时加载）

用静态块的方式创建对象。

public class Singleton {
//private保证外部不能随便访问，static让外部类可以通过getInstance（）方法访问
private static Singleton singleton = null;
//单例的对象在静态块初始化
static{
singleton = new Singleton();
}
//把构造方法私有化，防止外部创建类对象
private Singleton(){}
//对外设定的可以访问类的方法
public static Singleton getInstance(){
return singleton;
}
}

调用的时候也很简单

Singleton s = Singleton.getInstance();

单例的破解

单例模式可以用反射模式来调用它私有化的构造方法来破解。

反射机制得到类的对象之后可以通过setAccessible(true)，这样就可以调用私有化构造方法。这种破解方式不能破解枚举方式的单例。如果想要保护方法不被破解，就要在私有化的构造方法中过滤条件，如果没有单例对象却调用构造方法，就报错，就可以不被这种方法破解。

单例模式也可以通过序列化和反序列化的方式破解。

通过反序列化时的readObject()方法来获取单例对象，但是这个破解方法需要单例类实现Serializable接口。保护类不被这个方法破解也很简单，可以在类中重写一个私有化的readObject()方法，使其返回单例对象。