Java 进阶——单例模式

一、单例模式概念及特点

Java中单例模式是一种常见的设计模式，单例模式分三种：懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例三种。

　　单例模式有一下特点：

1、单例类只能有一个实例。

　　2、单例类必须自己自己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。

而这个特点正是我们构造单例模式的方法：

1）构造函数私有化；

2）创建一个自身的对象；

3）向外提供方法。

　　单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头。

　　正是由于这个特点，单例对象通常作为程序中的存放配置信息的载体，因为它能保证其他对象读到一致的信息。例如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息可能存放在数据库或文件中，这些配置数据由某个单例对象统一读取，服务进程中的其他对象如果要获取这些配置信息，只需访问该单例对象即可。这种方式极大地简化了在复杂环境下，尤其是多线程环境下的配置管理，但是随着应用场景的不同，也可能带来一些同步问题。

二、单例模式的举例

1、饿汉方式的单例模式

[java] view plaincopy  
 public class Singleton1 {  
 /*构造函数私有化*/  
 private Singleton1(){  
 }  
 /*创建一个自身的对象*/  
 private static final Singleton1 instance = new Singleton1();  
 /*向外提供方法*/  
 public static Singleton1 getInstance(){  
         return instance;  
 }  
 }  

特点：线程安全但效率比较低一开始就要加载类new一个对象

2、懒汉方式的单例模式

[java] view plaincopy  
 //懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化   
  public class Singleton2 {  
      //私有的默认构造子  
      private Singleton2() {}  
      //注意，这里没有final      
      private static Singleton2 single=null;  
      //静态工厂方法   
      public synchronized  static Singleton2 getInstance() {  
           if (single == null) {    
               single = new Singleton2();  
           }    
          return single;  
      }  
  }  

特点：Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论，姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。

但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例，要实现线程安全，有以下三种方式，都是对getInstance这个方法改造，保证了懒汉式单例的线程安全，如果你第一次接触单例模式，对线程安全不是很了解，可以先跳过下面这三小条，去看饿汉式单例，等看完后面再回头考虑线程安全的问题：

3、登记式单例类

[java] view plaincopy  
 //登记式单例类.  
  //类似Spring里面的方法，将类名注册，下次从里面直接获取。  
  public class Singleton3 {  
      private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();  
      static{  
          Singleton3 single = new Singleton3();  
          map.put(single.getClass().getName(), single);  
      }  
      //保护的默认构造子  
      protected Singleton3(){}  
      //静态工厂方法,返还此类惟一的实例  
      public static Singleton3 getInstance(String name) {  
          if(name == null) {  
              name = Singleton3.class.getName();  
              System.out.println("name == null"+"--->name="+name);  
          }  
          if(map.get(name) == null) {  
              try {  
                  map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());  
              } catch (InstantiationException e) {  
                  e.printStackTrace();  
              } catch (IllegalAccessException e) {  
                  e.printStackTrace();  
              } catch (ClassNotFoundException e) {  
                  e.printStackTrace();  
              }  
          }  
          return map.get(name);  
      }  
      //一个示意性的商业方法  
      public String about() {      
          return "Hello, I am RegSingleton.";      
      }      
      public static void main(String[] args) {  
          Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);  
          System.out.println(single3.about());  
      }  
  }  