Java单例模式的深入了解

第Java单例模式的深入了解实际上，这些原则的目的只有一个：降低对象之间的耦合，增加程序的可复用性、可扩展性和可维护性。

记忆口诀：访问加限制，函数要节俭，依赖不允许，动态加接口，父类要抽象，扩展不更改。

在程序设计时，我们应该将程序功能最小化，每个类只干一件事。若有类似功能基础之上添加新功能，则要合理使用继承。对于多方法的调用，要会运用接口，同时合理设置接口功能与数量。最后类与类之间做到低耦合高内聚。

二、单利模式

1.1、单例模式的相关定义

指一个类只有一个实例，且该类能自行创建这个实例的一种模式。例如，Windows中只能打开一个任务管理器，这样可以避免因打开多个任务管理器窗口而造成内存资源的浪费，或出现各个窗口显示内容的不一致等错误。

单利模式三个特点

单例类只有一个实例对象；

该单例对象必须由单例类自行创建；

单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点。

单例模式的优点

单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存的开销。

可以避免对资源的多重占用。

单例模式设置全局访问点，可以优化和共享资源的访问。

单例模式的缺点：

单例模式一般没有接口，扩展困难。如果要扩展，则除了修改原来的代码，没有第二种途径，违背开闭原则。

在并发测试中，单例模式不利于代码调试。在调试过程中，如果单例中的代码没有执行完，也不能模拟生成一个新的对象。

单例模式的功能代码通常写在一个类中，如果功能设计不合理，则很容易违背单一职责原则。

单例模式的应用场景

需要频繁创建的一些类，使用单例可以降低系统的内存压力，减少GC。

某类只要求生成一个对象的时候，如一个班中的班长、每个人的身份证号等。

某些类创建实例时占用资源较多，或实例化耗时较长，且经常使用。

某类需要频繁实例化，而创建的对象又频繁被销毁的时候，如多线程的线程池、网络连接池等。

频繁访问数据库或文件的对象。

对于一些控制硬件级别的操作，或者从系统上来讲应当是单一控制逻辑的操作，如果有多个实例，则系统会完全乱套。

当对象需要被共享的场合。由于单例模式只允许创建一个对象，共享该对象可以节省内存，并加快对象访问速度。如Web中的配置对象、数据库的连接池等。

1.2、单利模式的结构

单例类：包含一个实例且能自行创建这个实例的类。

访问类：使用单例的类。

2.1单利模式的实现方式一：懒汉式

该模式的特点是类加载时没有生成单例，只有当第一次调用getlnstance方法时才去创建这个单例。

代码：

publicclassLazySingleton{

//构造器私有,堵死了外界利用new创建此类对象的可能

privateLazySingleton(){

System.out.println(yese

//提供对象，是外界获取本类对象的唯一全局访问点

privatestaticLazySingletonlazySingleton;

publicstaticLazySingletongetInstance(){

//如果对象不存在，就new一个新的对象，否则返回已有的对象

if(lazySingleton==null){

lazySingleton=newLazySingleton();

returnlazySingleton;

}

@Test

publicvoidtestLazy(){

LazySingletonl1=LazySingleton.getInstance();

LazySingletonl2=LazySingleton.getInstance();

System.out.println(l1+\n+l2);

System.out.println(l1==l2);

}

测试结果：

com.singletonPattern.LazySingleton@78e03bb5

com.singletonPattern.LazySingleton@78e03bb5

true

该代码很显然是不适合多线程模式的，这时候就需要给单例模式的对象加上一把锁

classLazySingleton2{

//构造器私有,堵死了外界利用new创建此类对象的可能

privateLazySingleton2(){

System.out.println(s2

//提供对象，是外界获取本类对象的唯一全局访问点

privatestaticLazySingleton2lazySingleton2;

publicstaticLazySingleton2getInstance(){

//如果对象不存在，就new一个新的对象，否则返回已有的对象

if(lazySingleton2==null){

synchronized(LazySingleton2.class){

if(lazySingleton2==null){

lazySingleton2=newLazySingleton2();

returnlazySingleton2;

}

这时还有一个问题，就是在创建一个对象时，在JVM中会经过三步：

（1）为对象分配内存空间

（2）初始化该对象

（3）将该对象指向分配好的内存空间

那么在执行我们这个多线程代码的过程中，有可能他不按照这三部的顺序走，那么就会导致一个指令重排的问题，解决此问题的方法就是加关键字volatile

classLazySingleton3{

//构造器私有,堵死了外界利用new创建此类对象的可能

privateLazySingleton3(){

//提供对象，是外界获取本类对象的唯一全局访问点

privatevolatilestaticLazySingleton3lazySingleton3;

publicstaticLazySingleton3getInstance(){

//如果对象不存在，就new一个新的对象，否则返回已有的对象

if(lazySingleton3==null){

synchronized(LazySingleton3.class){

if(lazySingleton3==null){

lazySingleton3=newLazySingleton3();

returnlazySingleton3;

}

最后我们还可以去解决一下反射来破坏单利模式

classLazySingleton4{

//提供变量，控制反射

publicstaticbooleans=false;

//构造器私有,堵死了外界利用new创建此类对象的可能

privateLazySingleton4(){

if(s==false){

//当第一个对象成功获取之后，第二个对象就不能通过反射获取了

s=true;

}else{

thrownewRuntimeException(不要用反射破坏异常

//提供对象，是外界获取本类对象的唯一全局访问点

privatevolatilestaticLazySingleton4lazySingleton4;

publicstaticLazySingleton4getInstance(){

//如果对象不存在，就new一个新的对象，否则返回已有的对象

if(lazySingleton4==null){

synchronized(LazySingleton4.class){

if(lazySingleton4==null){

lazySingleton4=newLazySingleton4();

returnlazySingleton4;

}

volatile，synchronized这两个关键字就能保证线程安全，但是每次访问时都要同步，会影响性能，且消耗更多的资源，这是懒汉式单例的缺点。

2.2单利模式的实现方式一：饿汉式

该模式的特点是类一旦加载就创建一个单例，保证在调用getInstance方法之前单例已经存在了。

代码：

publicclassHungrySingleton{

privatestaticfinalHungrySingletoninstance=newHungrySingleton();

privateHung