第二章 应用最广的模式 — 单例模式

单例模式的定义

• 确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

单例模式的使用场景

• 确保某个类有且只有一个对象的场景，避免产生多个对象消耗过多的资源，或者某种类型的对象只应该有且只有一个。

单例模式 UML 类图

• Client ：高层客户端
• Singleton ：单例类

实现单例模式的关键点

• 构造函数不对外开放，一般为Private

• 通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象

• 确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在多线程环境下

• 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象

懒汉模式

• 懒汉模式是声明一个静态对象，并且在用户第一次调用 getlnstance 时进行初始化

public class singleton{
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}

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

• 懒汉单例模式的优点是单例只有在使用时才会被实例化，在一定程度上节约了资源
• 缺点是第一次加载时需要及时进行实例化，反应稍慢，最大的问题是每次调用getlnstance都进行同步，造成不必要的同步开销。

Double CheckLock(DCL)实现单例

• DCL方式实现单例模式的优点是既能够在需要时才初始化单例，又能够保证线程安全，且单例对象初始化后调用 getlnstance不进行同步锁。

public class Singleton{
    private static singleton sInstance =null;
    private singleton(){
    }
    public void dosomething(){
        System.out.println("do sth.");
    }
    
    public static Singleton getInstance(){
        if(mInstance ==null){
            synchronized(singleton.class){
                if(mInstance ==null){
                    sInstance =new Singleton();
                }
             }
         }
         return sInstance;
     }
}

• DCL 的优点：资源利用率高，第一次执行 getlnstance 时单例对象才会被实例化，效率高。

• 缺点：第一次加载时反应稍慢，也由于 Java 内存模型的原因偶尔会失败。在高并发环境下也有一定的缺陷，虽然发生概率很小。（双重检査锁定(DCL)失效）

静态内部类单例模式

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

• 优点：不仅能够确保线程安全，也能够保证单例对象的唯一性，同时也延迟了单例的实例化，

枚举单例

• 写法简单是枚举单例最大的优点

public enum SingletonEnum(
    INSTANCE;
    public void doSomething(){
        System.out.println("do sth.");
    }
}

使用容器实现单例模式

public class SingletonManager{
    private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
    
    private singletonManager(){}
    public static void registerService(String key, Object instance){
        if(!objMap.containsKey(key)){
            objMap.put(key,instance);
        }
    }

    public static object getservice(string key){
        return objMap.get(key);
    }
}

• 在程序的初始，将多种单例类型注入到一个统一的管理类中，在使用时根据key 获取对象对应类型的对象。这种方式使得我们可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作，降低了用户的使用成本，也对用户隐藏了具体实现，降低了耦合度。

单例模式总结

• 优点

  • 由于单例模式在内存中只有一个实例,减少了内存开支,特别是一个对象需要频繁地创建销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。

  • 由于单例模式只生成一个实例，所以，减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决。

  • 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件操作，由于只有一个实例存在内存中，避免对同一个资源文件的同时写操作。

  • 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

• 缺点

  • 单例模式一般没有接口，扩展很困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。

  • 单例对象如果持有Context，那么很容易引发内存泄漏，此时需要注意传递给单例对象的Context 最好是 Application Context。