单例模式——Java

单例模式的定义与特点

**单例（Singleton）模式的定义：**指一个类只有一个实例，且该类能自行创建这个实例的一种模式。例如，Windows 中只能打开一个任务管理器，这样可以避免因打开多个任务管理器窗口而造成内存资源的浪费，或出现各个窗口显示内容的不一致等错误。

在计算机系统中，还有 Windows 的回收站、操作系统中的文件系统、多线程中的线程池、显卡的驱动程序对象、打印机的后台处理服务、应用程序的日志对象、数据库的连接池、网站的计数器、Web 应用的配置对象、应用程序中的对话框、系统中的缓存等常常被设计成单例。

单例模式在现实生活中的应用也非常广泛，例如公司 CEO、部门经理等都属于单例模型。J2EE 标准中的 ServletContext 和 ServletContextConfig、Spring 框架应用中的 ApplicationContext、数据库中的连接池等也都是单例模式。

单例模式的优点和缺点

单例模式的优点：
单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存的开销。
可以避免对资源的多重占用。
单例模式设置全局访问点，可以优化和共享资源的访问。

单例模式的缺点：
单例模式一般没有接口，扩展困难。如果要扩展，则除了修改原来的代码，没有第二种途径，违背开闭原则。
在并发测试中，单例模式不利于代码调试。在调试过程中，如果单例中的代码没有执行完，也不能模拟生成一个新的对象。
单例模式的功能代码通常写在一个类中，如果功能设计不合理，则很容易违背单一职责原则。

介绍

意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。
如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。
关键代码：构造函数是私有的。

应用实例：
1、一个班级只有一个班主任。
2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，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，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。
优点：
1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。
缺点：
没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景：

1、要求生产唯一序列号。
2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。
注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

出自：菜鸟教程

单例模式两种代码

/**
 * 饿汉式：对象实例化就创建
 */
public class Bank {
    //1.私有化类的构造器
    private Bank(){
    }
    //2.内部创建类的对象
    //4.要求此类对象也必须声明为静态的
    private static Bank instance = new Bank();
    //3.提供公共的静态的方法，返回对象
    public static Bank getInstance(){
        return instance;
    }
}

/**
 * 懒汉式
 */
public class Order {
    //1.私有化类的构造器
    private Order(){
    }
    //2.声明当前类对象，没有初始化
    //4.此对象也必须声明为static的
    private static Order instance = null;
    //3.声明public、static的返回当前类对象的方法
    public static Order getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Order();
        }
        return instance;
    }
}

两种单例的区别和应用

//区分饿汉式和懒汉式
饿汉式：
坏处：对象加载时间过长。
好处：饿汉式是现成安全的。
懒汉式：
好处：延迟对象的创建。
坏处：线程不安全。

线程安全效率高的方式：

public class Order {
    //1.私有化类的构造器
    private Order(){
    }
    //2.声明当前类对象，没有初始化
    //4.此对象也必须声明为static的
    private static Order instance = null;
    //3.声明public、static的返回当前类对象的方法
    public static Order getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(Order.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Order();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

//应用
由于单例模式只生成一个 实例，减少了系统性能开销，当一个对象的产生需要比较 多的资源时，如读配置、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，然后永久驻留的方式来解决
//举例java.lang.Runtime
网站的技术器，一般为单例，不然难以同步
应用程序的日志应用
数据库连接池
项目中：读配置文件的类
Application也是单例的典型应用