Java設(shè)計模式之單例模式詳解

什么是設(shè)計模式

設(shè)計模式是在大量的實踐中總結(jié)和理論之后優(yōu)選的代碼結(jié)構(gòu)，編程風(fēng)格，以及解決問題的思考方式。使用設(shè)計模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。設(shè)計模式就像經(jīng)典的棋譜，不同的棋局，我們用不同的棋譜，免去了我們自己再去思考和摸索的過程。

什么是單例模式

單例模式也叫單子模式，是一種常用的軟件設(shè)計模式，屬于創(chuàng)建型模式的一種。在應(yīng)用這個模式時，單例對象的類必須保證只有一個實例存在。許多時候整個系統(tǒng)只需要擁有一個的全局對象，這樣有利于我們協(xié)調(diào)系統(tǒng)整體的行為。比如在某個服務(wù)器程序中，該服務(wù)器的配置信息存放在一個文件中，這些配置數(shù)據(jù)由一個單例對象統(tǒng)一讀取，然后服務(wù)進(jìn)程中的其他對象再通過這個單例對象獲取這些配置信息。這種方式簡化了在復(fù)雜環(huán)境下的配置管理。

實現(xiàn)單例模式的思路是：一個類能返回對象一個引用(永遠(yuǎn)是同一個)和一個獲得該實例的方法（必須是靜態(tài)方法，通常使用getInstance這個名稱）；當(dāng)我們調(diào)用這個方法時，如果類持有的引用不為空就返回這個引用，如果類保持的引用為空就創(chuàng)建該類的實例并將實例的引用賦予該類保持的引用；同時我們還將該類的構(gòu)造構(gòu)造函數(shù)的訪問權(quán)限定義為private，這樣其他處的代碼就無法通過調(diào)用該類的構(gòu)造函數(shù)來實例化該類的對象，只有通過該類提供的靜態(tài)方法來得到該類的唯一實例。

單例模式在多線程的應(yīng)用場合下必須小心使用。如果當(dāng)唯一實例尚未創(chuàng)建時，有兩個線程同時調(diào)用創(chuàng)建方法，那么它們同時沒有檢測到唯一實例的存在，從而同時各自創(chuàng)建了一個實例，這樣就有兩個實例被構(gòu)造出來，從而違反了單例模式中實例唯一的原則。 解決這個問題的辦法是為指示類是否已經(jīng)實例化的變量提供一個互斥鎖(但是這樣會降低效率)。

單例模式又分為兩種：懶漢模式和餓漢模式。

懶漢模式：指全局的單例實例在第一次被使用時構(gòu)建。

餓漢模式：指全局的單例實例在類裝載時構(gòu)建。

下面分別來看看這兩種單例模式實現(xiàn)的步驟。

懶漢模式

上面的getInstance在多線程環(huán)境下是不能保證該對象的唯一性的。因此我們需要進(jìn)行調(diào)整一下，最后代碼如下：

餓漢模式：

餓漢模式VS懶漢模式

餓漢模式：

????壞處：對象加載時間過長。

????好處：餓漢模式是線程安全的。

懶漢模式：

????好處：延遲對象的創(chuàng)建。

????壞處：線程不安全，需要通過“雙重檢查鎖”來控制，因此代碼量比較多。

單例模式的優(yōu)點

單例模式因為是只生產(chǎn)一個對象，因此減少了系統(tǒng)性能的開銷，當(dāng)一個對象的產(chǎn)生需要消耗比較的資源時候，比如讀取配置文件，產(chǎn)生其他依賴對象時，則可通過再應(yīng)用啟動時直接產(chǎn)生一個單例對象，然后永久保存再內(nèi)存種的方式來解決。

單例模式的擴展

單例模式可擴展為有限的多例（Multitcm）模式，這種模式可生成有限個實例并保存在 ArmyList 中，客戶需要時可隨機獲取，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。這種方式在連接數(shù)據(jù)的時候，創(chuàng)建多個connection的時候，經(jīng)常會用到，通過這種方式，就不需要頻繁的去連接和斷開數(shù)據(jù)庫了。