浅谈设计模式6——单件模式（单例模式）

序
今天本来实在想再往下看点书，但是必将抽象模式和单例模式都没有总结，有点狗熊劈棒子的感觉。以前就一直当狗熊，这次说什么也得要温故知新下。不然恶习累积，最终受害者还是自己，搞得一事无成。所以希望这次也算是一个新的起点，让自己养成一个好习惯——读完了书能写写，复习复习。当然，还能跟大家一起分享一下。何乐不为？

以下就仔细说说单例模式，这个模式还是挺简单的——相比较于前面说的异常混乱的工厂模式，怎么看都让人一头雾水。它虽然简单，但万不可小觑，否则刚刚吃了餐前点心，大餐绝对就要错过了。

1、背景
单例模式的背景比较简单。比如对于PC机来说，通常情况下只有一个显示器，一套键盘鼠标。所以如果对于显示器类，或者鼠标类，只能构造一个类实体——对象。看上去感觉很浪费资源——一个类只有一个实体。但是，由于类封装了属性和方法，因此用户对实体操作起来讲更加方便，尤其是对于操作系统这种庞然大物，如果不做好封装，将会变得异常凌乱。
另一方面，当某个对象创建时，十分消耗软硬件资源，那就不如什么时候用到它，什么时候再创建——对象的延迟创建（lazy）。
根据上面你的分析，我们引出单例模式。

2、单例模式
由于单例模式规定一个类只能创建一个实体，因此就需要控制类的构造函数。而由于只有一个实体，因此，这个实体是属于类的。这样说看起来比较抽象，那看下代码，相信就能明白不少。

class Single
{
    public static Single single=null;
    private Single() {
        
    }
    public static Single getInstance()
    {
        if(single==null)
            single=new Single();
        return single;
    }
}

这个单例模式类定义起来很简单。那么具体说下为什么会这么定义：
1）由于该类只拥有一个实例，即实例和类一一对应，因此将single变量定义成静态的共有变量。但是，有个问题，在类的定义中，定义自身的实体是否合法。这个问题大家可以类比C语言中的结构，可以在结构中定义其自身的指针。而java中定义对象也是这个道理，我定义的只是一个指针，而没有定义实体。但是下面的代码是非法的，因为这样做会造成无限循环：

class A
{  
     public A a=new A();
      public A(){}
 }

2）因为在创建Single的对象之前，只有Single类被定义了，因此getInstance()方法也要定义为static方法。

3、关于多线程
一旦出现多线程编程就相对来说麻烦很多。为什么这么说？因为两个线程可能同时访问单例模式类中的getInstance()方法，假设两个线程都执行if(single==null)，第一个线程检测到没有创建实例，而第二个线程也没有检测到创建实例。那么就会产生：两个线程同时创建实例的情况。显然，单例模式在此处就失败了。那么怎么办？下面有三个方法：
1）将getInstance()方法声明为同步方法：

public static synchronized Single getInstance()
    {
        if(single==null)
            single=new Single();
        return single;
    }

这样做依然有个问题，就是所有的线程都要一个一个来做，显然效率上较低。如果系统可以容忍提前创建对象的开销，那么我们可以试试第二种方法。

2）该方法直接创建一个对象：

class Single
{
    public static Single single=new Single();
    private Single() {
        
    }
    public static Single getInstance()
    {
        return single;
    }
}

注意到在声明静态对象的时候直接创建了实体，这样无论什么时候，所有线程访问的都是最开始类定义时候，产生的实体对象。不过效率上多少还是不尽如人意。那再看下第三种方法，该方法仅在5.0以上版本中适用。

3）该方法使用了关键字volatile

class Single
{
    public volatile static Single single=new Single();
    private Single() {
        
    }
    public static Single getInstance()
    {
        if(single==null)
            synchronized (Single.class) {
                if(single==null)
                    single=new Single();                
            }
        return single;
    }
}

volatile为编译关键字，表示被修饰的变量是不稳定的，需要在某些情况下受到保护。
getInstance()方法首先检测是否创建了对象，若是没创建对象，阻塞，进行进程同步，然后再检测，当确实是空的，再创建对象。否则后面的代码就不会执行了。
上面的方法保证了，当有一堆线程发现对象没有创建，则开始进行同步，而一旦对象被创建了，后续的线程就不会再被阻塞而进行线程同步。相对于第一种方法——只要检测对象是否被创建，就需要同步。要好很多。

至此，单例模式结束。

一块心病总算了解，可以继续往下看书了。。。哦哈哈。。。