单例设计模式&&多例设计模式

单例模式
单例模式是 ：一个类只允许产生一个实例化对象（如太阳类只有一个太阳对象）。
如何只产生一个是实例化对象?

• 构造方法私有化： 我们知道是构造函数是实例化对象，要只产生一个实例化对象，就需要把构造方法用private封装起来，那么外部就无法调构造方法。
• 在类里实例化一个私有全局静态对象：既然类外部无法实例化对象，就必须在类里实例化对象，而且对象需要是静态属性，如果不是静态，还得实例化对象取得这个属性，所以声明为静态，在类加载的时候就有这个对象。
• 一个静态公有的取得实例化对象方法：既然在类里实例化的对象是私有，就要有一个getXX方法来取得这个对象，同样这个方法需要是静态，在外部通过类名来调用。
  单例模式又分为：饿汉模式和懒汉模式。
  饿汉模式是只要加载类就会new一个对象，而懒汉模式是用到对象才new。
  首先看饿汉模式代码：

package CODE;
//饿汉模式
class Person
{
    private  String name;
    private static final  Person person =new Person(); //实例化一个静态全局常量对象，
    // 因为这个对象实例化出来不会再被改变，所以声明为final ,static final 是全局常量
    private  Person() //构造方法私有化
    {}
    public  static Person getPerson()
    {
        return person;
    }
}
public class Singleton
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Person person1=Person.getPerson();
        Person person2=Person.getPerson();
        Person person3=Person.getPerson();
        System.out.println(person1); //CODE.Person@4554617c
        System.out.println(person2); //CODE.Person@4554617c
        System.out.println(person3); //CODE.Person@4554617c
        //可以发现三个对象的地址是一样的，事实上只实例化了一个对象，三个引用指向同一块堆内部
    }
}

懒汉模式：

class Person
{
    private  Person() //构造方法私有化
    {}
    private static  Person person; //该成员变量默认值为null
    public  static Person getPerson()
    {
        if(person==null)  //懒汉模式
        {
            person=new Person();
        }
        return person;
    }
}

上述方法存在线程安全问题，可能会new 2个对象。

//懒汉：单例模式
class Singleton
{
    private static Singleton singleton;
    private Singleton()
    {

    }
    public static Singleton getSingleton()
    {
        if(singleton==null)
        {
            //多个线程进入同步块外面
            synchronized (Singleton.class)
            {
                if(singleton==null)
                {
                    //再次判断，是因为假如线程1、线程2都进入第一个if判断，线程1先进入同步代码块，
                    //new Singleton()后，释放锁后，线程2进入同步代码块，假如没有再次判断，会再次
                    //实例化对象
                    singleton=new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}
public class volatileSigton {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Singleton.getSingleton()==Singleton.getSingleton());
    }
}

但是上述代码有问题： singleton=new Singleton();此语句JVM会做3件事：1.给singleton分配内存，2.调用Singleton的构造函数来初始化成员变量，3.将singleton指向分配的内存空间（singleton！=null）。但是JVM的即时编译器中存在指令重排的优化，即第二步第三步顺序不能保证，假如是1、3、2执行：当第三步执行完毕，第二步没有执行，被线程2抢占，此时singleton！=null，但是没有初始化，线程2直接返回singleton，那么就存在问题。那么将singleton声明为volatile，即禁止指令重排，就OK。
那么完整单例模式如下：

//懒汉：单例模式
class Singleton
{
    private static volatile Singleton singleton;  //声明为volatile禁止指令重排
    private Singleton()
    {

    }
    public static Singleton getSingleton()
    {
        if(singleton==null)
        {
            synchronized (Singleton.class)
            {
                if(singleton==null)
                {
                    singleton=new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}
public class volatileSigton {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Singleton.getSingleton()==Singleton.getSingleton());
    }
}

多例模式：
多例模式指可以实例化出有限个对象。
多例和单例的区别是对象个数，那么在设计单例模式基础上需要加上以下步骤：
在类里定义有限个静态对象，用flag返回想要的对象，代码如下：

////多例模式
class Sex
{
    private String sex;
    public static final int MALE_FLAG=1;
    public static final int FEMALE_FLAG=2;
    private static final Sex male=new Sex("男"); 
    private static final Sex femal=new Sex("女");
    private Sex(String sex)
    {
        this.sex=sex;
    }
    public static Sex getSex(int flag)  //定义一个falg，告诉要什么类型对象
    {
       switch(flag)
       {
           case MALE_FLAG:
               return male;
           case FEMALE_FLAG:
               return femal;
           default:
               return null;
       }
    }
    public String toString()
    {
        return this.sex;
    }
}
public class Singleton
{
    public static void main(String[] args)
    {

        Sex male=Sex.getSex(Sex.MALE_FLAG);
        Sex female=Sex.getSex(Sex.FEMALE_FLAG);
        System.out.println(male);  //男
        System.out.println(female); //女
    }
}

其实多例模式我们只需要理解概念即可，多例模式已经被枚举取代。

单例设计模式的应用场景：
单例模式只允许创建一个对象，因此节省内存，加快对象访问速度，因此对象需要被公用的场合适合使用，如多个模块使用同一个数据源连接对象等等。
1.资源共享时，避免由于资源操作时导致的性能或损耗，如日志文件、应用配置。
日志文件：共享的日志文件一直处于打开状态，只能有一个实例去操作，否则内容不好追加；
日志文件是后缀为.log的文件，是由系统自动记录的关于系统，应用程序，安全等方面的正常或异常事件。
数据库连接池：数据库连接池是一种共享资源，数据库，软件系统使用数据库连接池，主要是节省打开或关闭数据库的数据库连接所引起的性能损耗，用单例来维护，可以降低这种损耗。
回收站：在整个运行过程，回收站一直维护一个仅有的实例。
2.控制资源的情况，方便资源之间的相互通信，如线程池。线程池对池中线程方便控制。