单例模式——个人学习

单例模式

一个类仅有一个实例，所有其他类对象共享该实例进行操作

特点：只能由自己的公共方法创建一个实例，只对外提供该唯一实例

应用场景：资源共享文件与控制资源的操作（如日志文件，应用配置，数据库连接池，线程池）

应用实例：windows task manager,数据库连接池，OS的文件系统，回收站...

实现方法：饿汉，懒汉（饱汉），双检索，静态内部类，枚举类

• 懒汉模式只有需要单例时才去初始化实例，线程一般不安全

• 饿汉模式在类加载阶段就将实例初始化完成，这样保证线程安全
• 双检查模式，不是对这个方法进行synchronize，仅仅在实例化步骤前进行2次synchronize该类
• 静态内部类，保证了线程安全，在内部类中实例化唯一实例，读取实例没有同步保证性能
• 枚举模式，默认线程安全

相关问题：

• clone能否产生一个新的单例模式类的实例？
  不能，单例类必须是final的不能被继承，同时假如单例类继承于有clone方法的类，需要重写clone，是它抛出异常
• 在getInstance()方法上同步有优势还是仅同步必要的块更优优势？
  由于锁有开销，因此仅同步必要的块（创建实例部分）就行了，其他时候仅仅是对实例的只读操作，保证性能
• 双检索有什么缺点？
  需要防止初始化实例时，指令重排序，因此最好对指定变量使用volatile修饰，防止指令重排序（jdk5.0以后引入）
• 如何获取更多的单例对象，如何防止？
  反射机制，防止的办法就是在构造函数中判断是第几次被调用，假如不是首次调用就立即抛出异常。还有一个办法就是使用枚举类模式实现单例

Constructor con = Singleton. class. getDeclaredConstruction( ) ;
con. setAccessible( true) ;
//通过反射获取实例
Singleton instance = ( Singleton) con. newInstance( ) ;

枚举类型

• 用来表示常量，作为switch的选择类型，继承自java.lang.Enum,因此不能继承其他类

• 在类中添加其他方法，方法必须在实例后面，最后一个实例后需要接";"
• 枚举集合：java.util.EnumSet，java.util.EnumMap

实现方法实践

//单例模式的实现方式

// 懒汉（饱汉）,一般没有对方法同步，多线程可能存在生成多个实例，优点是效率高，但是不安全，
// 有时候直接类加载就初始化静态变量，浪费内存
class Singleton{ 
    private static Singleton singleton;
    private Singleton(){};

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

//饿汉，类加载就产生实例
class Singleton{ 
    private static Singleton singleton = new Singleton();
    private Singleton(){};

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}

//双重检测,对实例化块进行2次检验，使用同步
class Singleton{ 
    private static volatile Singleton singleton;
    private Singleton(){};

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

//静态内部类，不用使用同步，线程安全.内部类私有性质保证只有getInstance能够调用它
class Singleton{ 
    
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    } 

    private Singleton(){};

    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

//枚举类,默认线程安全，这种方式绝对防止反射调用私有构造器来破坏单例
public enum Singleton{
    INSTANCE;

    private String name;

    public void dosomething(){
        doing...
    }
}