Learn-设计模式系列-设计模式总览+单例模式的八种方式

设计模式总览：

设计模式分为三种类型，共 23 种

1. 创建型模式（站在对象创建的角度）：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。

2. 结构型模式（站在软件结构的角度）：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。

3. 行为型模式（站在方法的角度）：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

注意：不同的书籍上对分类和名称略有差别

1、单例设计模式

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例， 并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。

举例： Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够，这是就会使用到单例模式。

1-1单例设计模式八种方式

1.1-1 饿汉式（静态常量）

饿汉式（静态常量）应用实例步骤如下：

1. 构造器私有化 (防止 new )

2. 类的内部创建对象

3. 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance

class Singleton {

	//1. 构造器私有化, 外不能new
	private Singleton() {

	}

	//2.本类内部创建对象实例
	private final static Singleton instance = new Singleton();

	//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}

}
main：
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true

Ø 优缺点说明：

1. 优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

2. 缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费

3. 这种方式基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 lazy loading 的效果

4. 结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

1.1-2 饿汉式（静态代码块）

//饿汉式(静态代码块)
class Singleton {
	//1. 构造器私有化, 外部能new
	private Singleton() {

	}

	//2.本类内部创建对象实例
	private  static Singleton instance;

	static { // 在静态代码块中，创建单例对象
		instance = new Singleton();
	}

	//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}

}

优缺点和静态常量一致

1.1-3 懒汉式(线程不安全)

class Singleton {
	private static Singleton instance;
	//1. private 构造器私有化, 外不能new
	private Singleton() {}

	//public static 提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
	//即懒汉式
	public static Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}//起到 懒加载的效果   

为啥不安全：

Ø 优缺点说明：

1. 起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用。

2. 如果在多线程下，一个线程进入了 if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式

3. 结论：在实际开发中，不要使用这种方式.

1.1-4 懒汉式(线程安全，同步方法)

// 懒汉式(线程安全，同步方法) synchronized
class Singleton {
	private static Singleton instance;

	private Singleton() {}

	//提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
	//即懒汉式
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

Ø 优缺点说明：方法进行同步效率太低

1. 解决了线程安全问题

2. 效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接 return 就行了。方法进行同步效率太低

3. 结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

补充：
    

1.1-5 双重检查

doublecheck

Ø 优缺点说明：

1. Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次 if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。

2. 这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断 if (singleton == null)，直接 return 实例化对象，也避免的反复进行方法同步.

3. 线程安全；延迟加载；效率较高

4. 结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {//volatile 相当于一个 轻量级synchronized
	private static volatile Singleton instance;
	//1. 构造器私有化, 外不能new
	private Singleton() {}
	//提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题
	//同时保证了效率, 推荐使用
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			synchronized (Singleton.class) {
				if(instance == null) {
					instance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return instance;
	}
}

1.1 -6 静态内部类

1.1-7 枚举

1-2 单例模式在 JDK 应用的源码分析

1. 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能

2. 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用 new ， 用 getInstance

3. 单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)