一、單例模式簡介
單(dan)例模式(shi)（Singleton Pattern）是(shi) Java 中最簡單(dan)的設計模式(shi)之一。這種類(lei)型的設計模式(shi)屬于創建型模式(shi)，它提(ti)供了一種創建對象的最佳方(fang)式(shi)。
這(zhe)種模式涉及到一個單一的(de)(de)類，該(gai)(gai)類負責(ze)創建自己的(de)(de)對(dui)象(xiang)(xiang)，同時確保只有單個對(dui)象(xiang)(xiang)被(bei)創建。這(zhe)個類提供(gong)了(le)一種訪問其唯一的(de)(de)對(dui)象(xiang)(xiang)的(de)(de)方式，可以直接訪問，不(bu)需要實例(li)化(hua)該(gai)(gai)類的(de)(de)對(dui)象(xiang)(xiang)。
- 單例類只能有一個實例。
- 單例類必須自己創建自己的唯一實例。
- 單例類必須給所有其他對象提供這一實例。
二、單例實現方式
單例實現方式主要有四(si)種(zhong)：餓(e)漢(han)、懶漢(han)、枚舉類、靜態內(nei)部類。
（1）餓漢式
// 問題1：為什么加 final
// 問題2：如果實現了序列化接口, 還要做什么來防止反序列化破壞單例
public final class Singleton implements Serializable {
// 問題3：為什么設置為私有? 是否能防止反射創建新的實例?
private Singleton() {}
// 問題4：這樣初始化是否能保證單例對象創建時的線程安全?
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
// 問題5：為什么提供靜態方法而不是直接將 INSTANCE 設置為 public, 說出你知道的理由
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
public Object readResolve() {
return INSTANCE;
}
}- 問題1：防止單例類存在子類覆蓋原來的單例方法，無法被繼承。
- 問題2：序列化使得能夠通過反序列化來創建對象，而不用通過new方法,通過反序列化得到的對象不是原來的對象，破壞了單例，添加readResolve()方法來解決，反序列化會先調用該方法創建對象。
- 問題3：構造函數只能夠被本身所調用，而不public，但是不能夠防止反射創建新的實例，反射能夠獲取類的加載器，直接創建對象。
- 問題4：可以，static對象在類加載時就初始化，而類加載方法是線程安全的。
- 問題5：static方法可以通過類名直接調用，而非靜態方法需要先獲得對象，矛盾；提供更好的封裝性；能夠重構為懶漢模式。
（2）枚舉
// 問題1：枚舉單例是如何限制實例個數的
// 問題2：枚舉單例在創建時是否有并發問題
// 問題3：枚舉單例能否被反射破壞單例
// 問題4：枚舉單例能否被反序列化破壞單例
// 問題5：枚舉單例屬于懶漢式還是餓漢式
// 問題6：枚舉單例如果希望加入一些單例創建時的初始化邏輯該如何做
enum Singleton {
INSTANCE;
}- 問題1：isntance是enum中的靜態成員變量，是唯一的。
- 問題2：是靜態變量在類加載時創建。
- 問題3：反射不能破壞枚舉單例。
- 問題4：枚舉已經實現了序列化接口，因此反序列化不會破壞單例。
- 問題5：餓漢式。
- 問題6：在枚舉中添加構造方法和普通方法。
（3）懶漢式
public final class Singleton {
private Singleton() { }
private static Singleton INSTANCE = null;
// 分析這里的線程安全, 并說明有什么缺點
public static synchronized Singleton getInstance() {
if( INSTANCE != null ){
return INSTANCE;
}
INSTANCE = new Singleton();
return INSTANCE;
}
}在getinstance方法上添加了synchronized關鍵字，可以保證線程安全，但鎖的范圍太大，每次調用getisntance方法都需要在類對象上加鎖，效率低。
（4）（3）的改進，雙重檢查鎖
public final class Singleton {
private Singleton() { }
// 問題1：解釋為什么要加 volatile ?
private static volatile Singleton INSTANCE = null;
// 問題2：對比實現3, 說出這樣做的意義
public static Singleton getInstance() {
if (INSTANCE != null) {
return INSTANCE;
}
synchronized (Singleton.class) {
// 問題3：為什么還要在這里加為空判斷, 之前不是判斷過了嗎
if (INSTANCE != null) {
return INSTANCE;
}
INSTANCE = new Singleton();
return INSTANCE;
}
}
}- 問題1：實現讀寫屏障，防止由于指令重排序造成未創建完成的單例對象逸出。
- 問題2：通過縮小鎖的范圍，提高效率。
- 問題3：當多個線程都進入getinstance方法，都執行完判斷后就切換到其他線程，那么就會出現多個線程等待獲得類對象鎖，如果不判斷，會出現多次創建對象，違反單例。
（5）靜態內部類
public final class Singleton {
private Singleton() { }
// 問題1：屬于懶漢式還是餓漢式
private static class LazyHolder {
static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
// 問題2：在創建時是否有并發問題
public static Singleton getInstance() {
return LazyHolder.INSTANCE;
}
}- 問題1：屬于懶漢式，因為類的加載就是懶惰的，只有用到的類才會加載到jvm中。
- 問題2：不會，類的加載由jvm自己來保證線程安全性，因此不會產生并發問題。
三、總結
單例的優點：
- 在內存里只有一個實例，減少了內存的開銷，尤其是頻繁的創建和銷毀實例
- 避免對資源的多重占用（比如寫文件操作）。
缺(que)點：沒(mei)有接口(kou)，不能繼(ji)承，與(yu)單(dan)一職責原則沖突(tu)，一個類應該只關(guan)心內部邏輯，而不關(guan)心外面怎(zen)么樣來實(shi)例(li)化。
應當根據(ju)不同的(de)使(shi)用場景(jing)，使(shi)用不同的(de)實現方式。
