设计模式（一）——单例模式
目录
单例模式的定义：
单例模式的特点：
单例类的优缺点：
单例模式的写法(懒汉式、饿汉式)
懒汉模式和饿汉模式的区别
使用注意事项：
适用场景：
应用场景举例：
单例模式的定义：
单例模式是常用的设计模式之一，在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中，应用该模式的类一个类只有一个实例。即一个类只有一个对象实例。（引自百度百科）。
单例模式的特点：
1、单例类只能有一个实例；
2、单例类必须足迹创建自己的唯一实例；
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例；
单例类的优缺点：
优点：
1、在单例模式中，活动的单例类只有一个实例，对于单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例，这样就可以保证所有的对象都访问的是同一个实例；
2、单例模式具有一定的伸缩性（灵活性），单例模式自己控制实例化进程，类在改变实例化进程上具有相应的伸缩性（灵活性）；
3、节约系统资源，由于在系统内单例类只有唯一的实例，因此可以节约系统资源，当某一操作需要频繁创建和销毁对象时，单例模式无疑可以提高系统的性能；
4、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；
缺点：
1、不适用于变化的对象，如果统一类型的对象总是要在不同的用例场景中发生变化，单例模式就容易引起数据的错误，无法保存彼此的状态；
2、单例类扩展很困难，由于单例模式中没有抽象层，因此单例模式在扩展上有很大的困难；
3、单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”；
4、滥用单例将出现的负面问题，如为节省资源将数据库连接池对象设计成单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间没有使用，可能会被当成垃圾回收，而导致中间状态的丢失；
单例模式的写法(懒汉式、饿汉式)
懒汉式：
public class Singleton {
private Singleton() {};//将构造方法设置为私有，避免类在外部被实例化
private static Singleton single=null;
public static Singleton getInstance() {//单例的唯一实例只能通过getInstance()方法访问，创建
if(single==null) {
single=new Singleton();
}
return single;
}
}懒汉式单例是非线程安全的，在并发的环境下可能导致多个实例被创建，要保证懒汉式单例的线程安全有三种方法：
/*方法一：在getInstance()方法上加同步*/
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(single==null) {
single=new Singleton();
}
return single;
}
//方法一每一次调用都需要同步，会影响程序的性能；
/*方法二：双重检查锁定*/
public static Singleton getInstance() {
if(single==null) {//第一次判断
synchronized (Singleton.class) {
if(single==null) {//第二次判断
single=new Singleton();
}
}
}
return single;
}
//只有第一次调用时会同步；
/*方法三：静态内部类创建实例*/
public class Singleton{
private Singleton() {};
public static class Lazyholder{
private static final Singleton Instance=new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return Lazyholder.Instance;
}
}
方法三较方法一和方法二好，因为方法三既实现了线程安全，又避免了同步带来的性能影响。
饿汉式：类创建的时候同时创建一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，因此饿汉模式是天生线程安全的；
public class Singleton1{
private Singleton1() {};
private static final Singleton1 single=new Singleton1();
public static Singleton1 getInstance() {
return single;
}
}懒汉模式和饿汉模式的区别
（1）实例的初始化：懒汉模式在调用类的getInstance 方法时才能初始化实例；
饿汉模式在类一加载，就把单例初始化完成，在调用类的getInstance()方法时，实例已经存在了；
（2）安全性：懒汉模式是非安全的；
饿汉模式是天生安全的；
（3）资源加载和性能：懒汉模式会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来，第一次调用时要做初始化，
因此存在一定的性能延迟；
饿汉模式：创建类的时候同时实例化对象，其资源已经初始化完成，所以第一次调用时速度更快；
使用注意事项：
1.使用时不能用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象 ；
2.使用懒单例模式时注意线程安全问题 ；
3.饿单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的，因而是不能被继承的，有些单例模式可以被继承（如登记式模式）
适用场景：
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。如：
1.需要频繁实例化然后销毁的对象。
2.创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象。
3.有状态的工具类对象。
4.频繁访问数据库或文件的对象。
以下都是单例模式的经典使用场景：
1.资源共享的情况下，避免由于资源操作时导致的性能或损耗等。如上述中的日志文件，应用配置。
2.控制资源的情况下，方便资源之间的互相通信。如线程池等。
应用场景举例：
网站的计数器：浏览网站的时候，常常会看到“当前在线人数”这样的一项内容。对于这样的一项功能，我们通常的做法是把当前的在线人数存放到一个内存、文件或者数据库中，每次用户登录的时候，就会马上从内存、文件或者数据库中取出，在其基础上加1后，作为当前的在线人数进行显示，然后再把它保存回内存、文件或者数据库里，这样后续登录的用户看到的就是更新后的当前在线人数；同样的道理，当用户退出后，当前在线人数进行减1的工作。所以，对于这样的一个需求，我们按照面向对象的设计思想，可以把它抽象为“在线计数器”这样一个对象。网站代码中凡是用到计数器的地方，只要new一个计数器对象，然后就可以获取、保存、增加或者减少在线人数的数量。不过，代码实际的使用效果并不好。假如有多个用户同时登录,那么在这个时刻，通过计数器取到的在线人数是相同的，于是他们使用各自的计数器加1后存入文件或者数据库。这样操作后续登陆的用户得到的在线人数，与实际的在线人数并不一致。所以，把这个计数器设计为一个全局对象，所有人都共用同一份数据，就可以避免类似的问题，这就是我们所说的单例模式的其中的一种应用。
单例模式能够保证一个类仅有唯一的实例，并提供一个全局访问点。
数据库连接池的设计一般采用单例模式，数据库连接是一种数据库资源。软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的。当然，使用数据库连接池还有很多其它的好处，可以屏蔽不同数据数据库之间的差异，实现系统对数据库的低度耦合，也可以被多个系统同时使用，具有高可复用性，还能方便对数据库连接的管理等等。数据库连接池属于重量级资源，一个应用中只需要保留一份即可，既节省了资源又方便管理。所以数据库连接池采用单例模式进行设计会是一个非常好的选择。
文件管理器。由于Windows操作系统是一个典型的多进程多线程系统，那么在创建或者删除某个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象。采用单例模式设计的文件管理器就可以完美的解决这个问题，所有的文件操作都必须通过唯一的实例进行，这样就不会产生混乱的现象。
Windows 任务管理器，垃圾回收站等都是单例设计模式。