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深入解析Java的設(shè)計(jì)模式編程中單例模式的使用

更新時間：2016年02月03日 15:45:59 作者：卡奴達(dá)摩

這篇文章主要介紹了深入解析Java的設(shè)計(jì)模式編程中單例模式的使用,一般來說將單例模式分為餓漢式單例和懶漢式單例,需要的朋友可以參考下

定義：確保一個類只有一個實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個系統(tǒng)提供這個實(shí)例。
類型：創(chuàng)建類模式
類圖：

201623154414458.gif (258×145)

類圖知識點(diǎn)：
1.類圖分為三部分，依次是類名、屬性、方法
2.以<<開頭和以>>結(jié)尾的為注釋信息
3.修飾符+代表public，-代表private，#代表protected，什么都沒有代表包可見。
4.帶下劃線的屬性或方法代表是靜態(tài)的。
5.對類圖中對象的關(guān)系不熟悉的朋友可以參考文章：設(shè)計(jì)模式中類的關(guān)系。
單例模式應(yīng)該是23種設(shè)計(jì)模式中最簡單的一種模式了。它有以下幾個要素：

私有的構(gòu)造方法
指向自己實(shí)例的私有靜態(tài)引用
以自己實(shí)例為返回值的靜態(tài)的公有的方法

來看一個簡單的例子：

package com.wolf.action;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class demo {
 public static void main(String args[]) throws InstantiationException,
  IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
 System.out.println(Son.getInstance().getName());
 System.out.println("我是誰");
 }
}
class Son extends Father {
 private String name = "兒子";
 final String CLASS = "demo";
 protected String getName() {
 return this.query("aaa");
 }
 public static Son getInstance() throws InstantiationException,
  IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
 // 這里必須是全局路徑 否則無法找到
 return (Son) instance("com.wolf.action.Son");
 }
}
class Father {
 private static Map<String, Object> instance = new HashMap<String, Object>();
 private String name = "父類";
 protected void Fatcher() {
 System.out.println("我是父類");
 }
 protected String query(String sql) {
 return sql + "has been done";
 }
 public static Object instance(String objname)
  throws InstantiationException, IllegalAccessException,
  ClassNotFoundException {
 if (instance.get(objname) == null
  || !(instance.get(objname) instanceof Father)) {
  instance.put(objname, Class.forName(objname).newInstance());
 }
 return instance.get(objname);
 }
}

單例模式根據(jù)實(shí)例化對象時機(jī)的不同分為兩種：一種是餓漢式單例，一種是懶漢式單例。餓漢式單例在單例類被加載時候，就實(shí)例化一個對象交給自己的引用；而懶漢式在調(diào)用取得實(shí)例方法的時候才會實(shí)例化對象。代碼如下：
餓漢式單例

public class Singleton { 
  private static Singleton singleton = new Singleton(); 
  private Singleton(){} 
  public static Singleton getInstance(){ 
    return singleton; 
  } 
}

懶漢式單例

public class Singleton { 
  private static Singleton singleton; 
  private Singleton(){} 
   
  public static synchronized Singleton getInstance(){ 
    if(singleton==null){ 
      singleton = new Singleton(); 
    } 
    return singleton; 
  } 
}

單例模式的優(yōu)點(diǎn)：

在內(nèi)存中只有一個對象，節(jié)省內(nèi)存空間。
避免頻繁的創(chuàng)建銷毀對象，可以提高性能。
避免對共享資源的多重占用。
可以全局訪問。

適用場景：由于單例模式的以上優(yōu)點(diǎn)，所以是編程中用的比較多的一種設(shè)計(jì)模式。我總結(jié)了一下我所知道的適合使用單例模式的場景：

需要頻繁實(shí)例化然后銷毀的對象。
創(chuàng)建對象時耗時過多或者耗資源過多，但又經(jīng)常用到的對象。
有狀態(tài)的工具類對象。
頻繁訪問數(shù)據(jù)庫或文件的對象。
以及其他我沒用過的所有要求只有一個對象的場景。

單例模式注意事項(xiàng)：

只能使用單例類提供的方法得到單例對象，不要使用反射，否則將會實(shí)例化一個新對象。
不要做斷開單例類對象與類中靜態(tài)引用的危險操作。
多線程使用單例使用共享資源時，注意線程安全問題。

關(guān)于java中單例模式的一些爭議：

單例模式的對象長時間不用會被jvm垃圾收集器收集嗎
看到不少資料中說：如果一個單例對象在內(nèi)存中長久不用，會被jvm認(rèn)為是一個垃圾，在執(zhí)行垃圾收集的時候會被清理掉。對此這個說法，筆者持懷疑態(tài)度，筆者本人的觀點(diǎn)是：在hotspot虛擬機(jī)1.6版本中，除非人為地?cái)嚅_單例中靜態(tài)引用到單例對象的聯(lián)接，否則jvm垃圾收集器是不會回收單例對象的。
對于這個爭議，筆者單獨(dú)寫了一篇文章進(jìn)行討論，如果您有不同的觀點(diǎn)或者有過這方面的經(jīng)歷請進(jìn)入文章單例模式討論篇：單例模式與垃圾收集參與討論。

在一個jvm中會出現(xiàn)多個單例嗎
在分布式系統(tǒng)、多個類加載器、以及序列化的的情況下，會產(chǎn)生多個單例，這一點(diǎn)是無庸置疑的。那么在同一個jvm中，會不會產(chǎn)生單例呢？使用單例提供的getInstance()方法只能得到同一個單例，除非是使用反射方式，將會得到新的單例。代碼如下

Class c = Class.forName(Singleton.class.getName()); 
Constructor ct = c.getDeclaredConstructor(); 
ct.setAccessible(true); 
Singleton singleton = (Singleton)ct.newInstance();

這樣，每次運(yùn)行都會產(chǎn)生新的單例對象。所以運(yùn)用單例模式時，一定注意不要使用反射產(chǎn)生新的單例對象。

懶漢式單例線程安全嗎
        主要是網(wǎng)上的一些說法，懶漢式的單例模式是線程不安全的，即使是在實(shí)例化對象的方法上加synchronized關(guān)鍵字，也依然是危險的，但是筆者經(jīng)過編碼測試，發(fā)現(xiàn)加synchronized關(guān)鍵字修飾后，雖然對性能有部分影響，但是卻是線程安全的，并不會產(chǎn)生實(shí)例化多個對象的情況。

單例模式只有餓漢式和懶漢式兩種嗎
        餓漢式單例和懶漢式單例只是兩種比較主流和常用的單例模式方法，從理論上講，任何可以實(shí)現(xiàn)一個類只有一個實(shí)例的設(shè)計(jì)模式，都可以稱為單例模式。

單例類可以被繼承嗎
        餓漢式單例和懶漢式單例由于構(gòu)造方法是private的，所以他們都是不可繼承的，但是其他很多單例模式是可以繼承的，例如登記式單例。

餓漢式單例好還是懶漢式單例好
        在java中，餓漢式單例要優(yōu)于懶漢式單例。C++中則一般使用懶漢式單例。
單例模式比較簡單，在此就不舉例代碼演示了。