设计模式之-单例模式

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作者：best.lei

单例模式是一个比较简单的模式，其定义如下：

确保每个类只有一个实例，并且本类实例化对象提供给整个系统（Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it）。

单例模式的通用类图如下：

如上图中的通用类图仅是单例模式中的饿汉模式，其中单例模式还包括懒汉模式、静态内部类、双重校验锁等方式，如下依次通过代码呈现给大家：

public class Singleton {
 //在Singleton类加载时就回创建singleton对象
 private static Singleton singleton = new Singleton();
 private Singleton() {}
 public static Singleton getInstance() {
 return Singleton.singleton;
 }
}

饿汉模式是基于classloder机制避免了多线程的同步问题，这也使得singleton对象在类装载时就实例化，而我们更希望是在调用getInstance()方法时实例化singleton对象，这样才能达到lazy loading的效果。而懒汉模式就实现了这一愿望。

public class Singleton{
 private static Singleton singleton = null;
 private Singleton() {}
 //通过synchronized关键字对getInstance方法加锁
 public static synchronized Singleton getInstance() {
 if(singleton == null) {
 singleton = new Singleton();
 }
 return Singleton.singleton;
 }
}

懒汉模式虽然能够在多线程种很好的工作，而且看起来也具备很好的lazy loading，但是我们并不需要每一次调用getInstance方法都加锁，效率很低。为了解决懒汉模式中效率低下的问题，我们采用静态内部类的方式。

public class Singleton{
 private Singleton() {}
 //静态内部类
 private static class SingletonHandler{
 private static final Singleton singleton = new Singleton();
 }
 public static Singleton getInstance() {
 return SingletonHandler.singleton;
 }

静态内部类同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程，而且实现了当Singleton类被装载时并不立即初始化instance。因为SingletonHandler类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHandler类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。

public class Singleton{
 private static Singleton singleton = null;
 private Singleton() {}
 public static Singleton getInstance() {
 if(singleton == null) {
 synchronized(Singleton.class) { //对Singleton类加锁
 if(singleton == null) {
 singleton = new Singleton();
 }
 }
 }
 return singleton;
 }
}

单例模式的优点：
由于单例模式在内存中只有一个对象，减少了内存开销，当一个对象需要频繁的创建、销毁时，单例模式能提示实例创建时的效率，
单例模式减少了内存开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，可以考虑单例模式，创建一个单例对象常驻内存（在Java EE中采用单例模式注意垃圾回收），
单例模式避免对资源的多重占用，
单例模式可以在系统设置全局访问点，优化和共享资源访问，例如可以设计单例模式负责所有数据表的映射处理。
单例模式的缺点：
单例模式一般没有接口，扩展困难，
单例模式对测试是不利的，如果单例模式没有完成，是不能进行测试的，没有接口也不能使用mock的方式虚拟一个对象，
单例模式与单一职责原则冲突。一个类应该只实现一个逻辑，而不关心它是否是单例模式，单例模式把“单例”和业务逻辑融合在一个类中。
单例模式的扩展

单例模式是一个类只能产生一个对象的模式，如果一个类可以产生指定个对象，则需要对单例模式做一些变动

变动后的类图如下：

最佳实践

在Spring中，每个Bean默认就是单例的，这样做的优点就是Spring容器可以管理这些Bean的生命周期，决定什么时候创建出来，什么时候销毁等等。如果采用非单例模式（prototype类型），则Bean初始化后的管理交由J2EE容器，Spring不再跟踪管理Bean的生命周期。

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