學習——單例模式（Singleton Pattern）

單例模式（Singleton Pattern）

1. 單例模式的定義

單例模式（Singleton Pattern）定義如下：

Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it.（確定某一個類隻有一個執行個體，而且自行執行個體化并向整個系統提供這個執行個體。）

2.單例模式的應用

2.1 示例代碼(均為線程安全的實作方式)

餓漢單例模式

public class Singleton {
	// 建立一個執行個體
	private static final Singleton singleton = new Singleton();

	private Singleton() {

	}

	/**
	 * 擷取執行個體
	 * 
	 * @return
	 */
	public static Singleton getInstance() {
		return singleton;
	}

	/**
	 * 具體業務邏輯
	 */
	public void method() {

	}
}
           

懶漢單例模式

public class Singleton {
	private static volatile Singleton singleton = null;
	private Singleton() {

	}
	/**
	 * 擷取執行個體
	 * 
	 * @return
	 */
	public static Singleton getInstance() {
		if (singleton == null) {
			synchronized (Singleton.class) {
				if (singleton == null) {
					singleton = new Singleton();
				}
			}
		}
		return singleton;
	}

	/**
	 * 具體業務邏輯
	 */
	public void method() {

	}
}
           

内部類單例模式

public class Singleton {
	private static class SingletonHolder {
		//靜态初始化器機制初始化本資料（保證了同步控制，線程安全）
		private static Singleton instance = new Singleton();
}
	private Singleton() {

	}

	/**
	 * 擷取執行個體
	 * 
	 * @return
	 */
	public static Singleton getInstance() {
		return SingletonHolder.instance;
	}

	/**
	 * 具體業務邏輯
	 */
	public void method() {

	}
}
           

枚舉方式單例模式

public enum Singleton {
    SINGLETON;     //執行個體
    /**
	 * 具體業務邏輯
	 */
    public void method(){
    }
    /**
	 * 擷取執行個體
	 * 
	 * @return
	 */
	public static Singleton getInstance() {
		return Singleton.SINGLETON;
	}
}
           

Singleton類稱為單例類，通過使用private的構造函數確定了在一個應用中隻産生一個執行個體，并且是自行執行個體化的（在Singleton中自己使用new Singleton()）。

2.2 優點

• 由于單例模式在記憶體中隻有一個執行個體，減少了記憶體開支，特别是一個對象需要頻繁地建立、銷毀時，而且建立或銷毀時性能又無法優化，單例模式的優勢就非常明顯。
• 由于單例模式隻生成一個執行個體，是以減少了系統的性能開銷，當一個對象的産生需要比較多的資源時，如讀取配置、産生其他依賴對象時，則可以通過在應用啟動時直接産生一個單例對象，然後用永久駐留記憶體的方式來解決（在Java EE中采用單例模式時需要注意JVM垃圾回收機制）。
• 單例模式可以避免對資源的多重占用，例如一個寫檔案動作，由于隻有一個執行個體存在記憶體中，避免對同一個資源檔案的同時寫操作。
• 單例模式可以在系統設定全局的通路點，優化和共享資源通路，例如可以設計一個單例類，負責所有資料表的映射處理。

2.3 缺點

• 單例模式一般沒有接口，擴充很困難，若要擴充，除了修改代碼基本上沒有第二種途徑可以實作。單例模式為什麼不能增加接口呢？因為接口對單例模式是沒有任何意義的，它要求“自行執行個體化”，并且提供單一執行個體、接口或抽象類是不可能被執行個體化的。當然，在特殊情況下，單例模式可以實作接口、被繼承等，需要在系統開發中根據環境判斷。
• 單例模式對測試是不利的。在并行開發環境中，如果單例模式沒有完成，是不能進行測試的，沒有接口也不能使用mock的方式虛拟一個對象。
• 單例模式與單一職責原則有沖突。一個類應該隻實作一個邏輯，而不關心它是否是單例的，是不是要單例取決于環境，單例模式把“要單例”和業務邏輯融合在一個類中。

2.4 使用場景

在一個系統中，要求一個類有且僅有一個對象，如果出現多個對象就會出現“不良反應”，可以采用單例模式，具體的場景如下：

• 要求生成唯一序列号的環境；
• 在整個項目中需要一個共享通路點或共享資料，例如一個Web頁面上的計數器，可以不用把每次重新整理都記錄到資料庫中，使用單例模式保持計數器的值，并確定是線程安全的；
• 建立一個對象需要消耗的資源過多，如要通路IO和資料庫等資源；
• 需要定義大量的靜态常量和靜态方法（如工具類）的環境，可以采用單例模式（當然，也可以直接聲明為static的方式）。

2.5 注意事項

首先，在高并發情況下，請注意單例模式的線程同步問題。其次，需要考慮對象的複制情況。在Java中，對象預設是不可以被複制的，若實作了Cloneable接口，并實作了clone方法，則可以直接通過對象複制方式建立一個新對象，對象

複制是不用調用類的構造函數，是以即使是私有的構造函數，對象仍然可以被複制。在一般情況下，類複制的情況不需要考慮，很少會出現一個單例類會主動要求被複制的情況，解決該問題的最好方法就是單例類不要實作Cloneable接口。