java 设计模式之单例模式一篇就够了

单例模式

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。这样的模式有几个好处：

1、某些类创建比较频繁，对于一些大型的对象，这是一笔很大的系统开销。

2、省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力。

3、有些类如交易所的核心交易引擎，控制着交易流程，如果该类可以创建多个的话，系统完全乱了。
（比如一个军队出现了多个司令员同时指挥，肯定会乱成一团），所以只有使用单例模式，才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

1. 最简单的单例模式

1. 代码


public class SimpleSingleton {
    private static SimpleSingleton instance = null;

    private SimpleSingleton() {

    }

    public static SimpleSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SimpleSingleton();
        }
        return instance;
    }

    public Object readResolve() {
        return instance;
    }

}

1. 这个类可以满足基本要求，但是，像这样毫无线程安全保护的类，如果我们把它放入多线程的环境下，肯定就会出现问题了，如何解决？我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字，如下：

package moshi.single;

public class SimpleSynSingleton {
    private static SimpleSynSingleton instance = null;

    private SimpleSynSingleton() {

    }

    public static synchronized SimpleSynSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SimpleSynSingleton();
        }
        return instance;
    }

    public Object readResolve() {
        return instance;
    }

}

1. 但是，synchronized关键字锁住的是这个对象，这样的用法，在性能上会有所下降，因为每次调用getInstance()，都要对对象上锁，事实上，只有在第一次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了，所以，这个地方需要改进。我们改成下面这个：

package moshi.single;

public class SimpleSynFirstSingleton {
    private static SimpleSynFirstSingleton instance = null;

    private SimpleSynFirstSingleton() {

    }

    public static SimpleSynFirstSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (instance) {
                instance = new SimpleSynFirstSingleton();
            }
        }
        return instance;
    }

    public Object readResolve() {
        return instance;
    }

}

1. 似乎解决了之前提到的问题，将synchronized关键字加在了内部，也就是说当调用的时候是不需要加锁的，只有在instance为null，并创建对象的时候才需要加锁，性能有一定的提升。
1. 但是，这样的情况，还是有可能有问题的，看下面的情况：在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的，也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序，也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间，然后直接赋值给instance成员，然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了，我们以A、B两个线程为例：

1. 至此我们得到一个暂时完美的单例模式

package moshi.single;
        /*
        在内部创建一个实例，构造器全部设置为private，所有方法均在该实例上改动，
        在创建上要注意类的实例化只能执行一次，可以采用许多种方法来实现，
        如Synchronized关键字，或者利用内部类等机制来实现。
        */
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static class SingletonFactory {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }

    public Singleton getInstance() {
        return SingletonFactory.instance;
    }

    public Object readResolve() {
        return getInstance();
    }

}

1. 其实说它完美，也不一定，如果在构造函数中抛出异常，实例将永远得不到创建，也会出错。所以说，十分完美的东西是没有的，我们只能根据实际情况，选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现：因为我们只需要在创建类的时候进行同步，所以只要将创建和getInstance()分开，单独为创建加synchronized关键字，也是可以的：

package moshi.single;

public class SynSingleton {

    private static SynSingleton instance = null;

    private SynSingleton() {

    }

    private static synchronized void synInit() {
        if (instance == null) {
            instance = new SynSingleton();
        }
    }

    public static SynSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synInit();
        }
        return instance;
    }
}

1. 采用"影子实例"的办法为单例对象的属性同步更新

package moshi.single;

import java.util.Vector;

public class ProPertiesSingleton {


    private static ProPertiesSingleton instance = null;
    private Vector properties = null;

    public Vector getProperties() {
        return properties;
    }

    private ProPertiesSingleton() {

    }

    private static synchronized void synInit() {
        if (instance == null) {
            instance = new ProPertiesSingleton();
        }
    }

    public static ProPertiesSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synInit();
        }
        return instance;
    }


    public void updataPeoperties() {
        ProPertiesSingleton shadow = new ProPertiesSingleton();
        properties = shadow.getProperties();
    }
}

通过单例模式的学习告诉我们：

1、单例模式理解起来简单，但是具体实现起来还是有一定的难度。

2、synchronized关键字锁定的是对象，在用的时候，一定要在恰当的地方使用（注意需要使用锁的对象和过程，可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁）。

到这儿，单例模式基本已经讲完了，结尾处，笔者突然想到另一个问题，就是采用类的静态方法，实现单例模式的效果，也是可行的，此处二者有什么不同？

从上面这些概括中，基本可以看出二者的区别，但是，从另一方面讲，我们上面最后实现的那个单例模式，内部就是用一个静态类来实现的，所以，二者有很大的关联，只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合，才能造就出完美的解决方案，就像HashMap采用数组+链表来实现一样，其实生活中很多事情都是这样，单用不同的方法来处理问题，总是有优点也有缺点，最完美的方法是，结合各个方法的优点，才能最好的解决问题！

小蜜蜂