設(shè)計(jì)模式-由淺到深的單例模式

前言：說(shuō)起單例模式，可能大家都熟悉，可以說(shuō)是設(shè)計(jì)模式中出現(xiàn)頻率最高的一個(gè)，為了徹底弄清單例，在這里我將說(shuō)明何為單例，單例模式的演變，已經(jīng)和靜態(tài)類之間的區(qū)別等。

1：概念

何為單例，就是在一個(gè)應(yīng)用程序中只能有一個(gè)實(shí)例，就是保證對(duì)象只能被new一次。

2：懶漢模式

懶漢我覺(jué)得這個(gè)名字很形象，就是很懶，所以別的對(duì)象加載，它就不加載，你調(diào)用我的時(shí)候我在加載。比喻hibernate中也有懶模式。ok我們開(kāi)始吧

2.1：非線程安全

一天小明去面試，面試官說(shuō)，你給我寫個(gè)單例模式，小明一想這實(shí)在太簡(jiǎn)單了不暇思索很快寫出來(lái)了如下的單例模式

 1 public class Singleton { 2     private static Singleton singleton; 3     public static Singleton getSingleton() 4     { 5         if(singleton==null) 6         { 7             singleton=new Singleton(); 8         } 9         return singleton;10     }11 }

然后面試官一看說(shuō)：你這在高并發(fā)的時(shí)候有可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)singleton實(shí)例，小明一想怎么會(huì)呢，面試官解釋說(shuō)，如果有2個(gè)線程T1，T2同時(shí)執(zhí)行，當(dāng)T1執(zhí)行到第6行的時(shí)候，時(shí)間片段到，系統(tǒng)開(kāi)始讓T2執(zhí)行，執(zhí)行到第9行，然后T1又開(kāi)始執(zhí)行，因?yàn)門1已經(jīng)做過(guò)判斷此時(shí)并不知道singleton已經(jīng)被實(shí)例化，所以singleton此時(shí)再次被實(shí)例化，這樣你系統(tǒng)就有2個(gè)singleton對(duì)象，那還是單例嗎，小明恍然大悟，這個(gè)我能解決，馬上又寫出下面這個(gè)

2.2：線程安全

 1 public class Singleton { 2     private static Singleton singleton; 3      4     public synchronized static Singleton getSingleton() 5     { 6         if(singleton==null) 7             { 8                 singleton=new Singleton(); 9             }10             return singleton;11     }

面試官一看，加上了線程同步，這個(gè)時(shí)候確實(shí)能保證線程安全問(wèn)題，但是又提出了疑問(wèn)，如果現(xiàn)在singleton已經(jīng)被實(shí)例化了，如果10個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)，每次都要等待那么勢(shì)必造成性能極大的消耗，你有沒(méi)有別的方案解決問(wèn)題，小明思考一分鐘又寫下了下面一段代碼

2.3：雙重校驗(yàn)

 1 public class Singleton { 2     private static Singleton singleton; 3      4     public  static Singleton getSingleton() 5     { 6         if(singleton==null) 7         { 8             synchronized (Singleton.class) { 9                 if(singleton==null)10                 {11                     singleton=new Singleton();12                 }13             }14         }15         return singleton;16     }

面試官一看，果真在上面一段代碼的基礎(chǔ)上提升了不少性能，減少了不必要的等待，但是仔細(xì)一看說(shuō)你這代碼有點(diǎn)問(wèn)題，并不能保證線程的安全，小明說(shuō)怎么說(shuō)呢，然后面試官解釋說(shuō)：如果有T1，T2兩個(gè)線程，T1線程運(yùn)行第六行發(fā)現(xiàn)singleton==null，就進(jìn)入第8行，開(kāi)始對(duì)singleton進(jìn)行實(shí)例化，因?yàn)閷?shí)例化中分為三步，第一步為對(duì)象開(kāi)辟內(nèi)存空間，第二步為對(duì)象初始化，第三步是把這個(gè)內(nèi)存地址賦給singleton，但是因?yàn)閖ava的內(nèi)存模式允許無(wú)序?qū)懭耄@樣一來(lái)會(huì)導(dǎo)致第二步和第三步位置調(diào)換，那么這樣一來(lái)就壞了，如果先允許第一步和第三步了，但是此時(shí)并沒(méi)有對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化，恰恰在此時(shí)T2進(jìn)入了第6行，經(jīng)過(guò)判斷singleton不為null，那么就會(huì)返回一個(gè)沒(méi)有被初始化的對(duì)象。小明聽(tīng)了覺(jué)得對(duì)啊，他說(shuō)我把內(nèi)存模式改為不允許無(wú)序?qū)懭氩痪托辛藛?，于是就把代碼修改為

 1 public class Singleton { 2     private volatile static Singleton singleton;//表示有序?qū)懭?nbsp;3      4     public  static Singleton getSingleton() 5     { 6         if(singleton==null) 7         { 8             synchronized (Singleton.class) { 9                 if(singleton==null)10                 {11                     singleton=new Singleton();12                 }13             }14         }15         return singleton;16     }

注釋1：對(duì)象實(shí)例化三步我這里做一個(gè)比喻，某個(gè)公司給員工分配一間寢室（指的就是在堆中開(kāi)辟了空間）然后呢給房子進(jìn)行一些標(biāo)配比喻分個(gè)空調(diào)、洗衣機(jī)什么的（對(duì)象初始化），在然后呢把鑰匙給到員工手里（對(duì)象進(jìn)行賦值）。

3：餓漢模式

面試官又問(wèn)你知道餓漢模式怎么寫的嗎，小明一聽(tīng)：哦餓漢，不就是很著急自己馬上進(jìn)行實(shí)例化，生怕自己無(wú)法實(shí)例化嗎，這個(gè)簡(jiǎn)單馬上寫了一個(gè)餓漢

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

面試官一看確實(shí)不錯(cuò)。

4：內(nèi)部類模式

小明一看上面的模式，自己突發(fā)奇想，餓漢模式著急創(chuàng)建對(duì)象，在加載時(shí)候消耗性能，而懶漢模式又存在線程安全問(wèn)題（優(yōu)化后沒(méi)有了）能不能結(jié)合一下呢，突然告訴面試官我還有一個(gè)比較好的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后他寫了下面代碼

1 public class Singleton {    
2     private static class SingletonManager{3         private final static  Singleton SINGLETON=new Singleton();4     }5     public final static Singleton getSingleton()6     {7         return SingletonManager.SINGLETON;8     }

面試官一看，不錯(cuò)不錯(cuò)，既保證了懶加載，同時(shí)也保證了線程安全問(wèn)題。

5：使用場(chǎng)景

面試官又問(wèn)小明，那么你知道使用場(chǎng)景嗎，小明想了想說(shuō)，既然在應(yīng)用程序中只有一個(gè)單例，那么勢(shì)必是用于共享資源，比喻數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，線程池等都可以用單例模式。

6：?jiǎn)卫Ｊ胶挽o態(tài)類區(qū)別

面試官繼續(xù)問(wèn):靜態(tài)類同樣也是產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象，和單例具有高度相似你知道他們區(qū)別嗎，小明回答說(shuō)

1：面向?qū)ο笾杏腥筇匦岳^承，封裝和多態(tài)，但是靜態(tài)類是不可以繼承的，所以從oo角度來(lái)說(shuō)靜態(tài)類并不符合面向?qū)ο?，他們的類是不可以被覆蓋，所以靈活性要比單例差的多

2：由于靜態(tài)類的特殊他在編譯器已經(jīng)進(jìn)行實(shí)例化了并不能提供懶加載模式

3：對(duì)于項(xiàng)目中如果進(jìn)行單元測(cè)試，由于方法不能覆蓋同樣為測(cè)試帶來(lái)了困難

4：由于靜態(tài)類在編譯器已經(jīng)都被實(shí)例化，所以要比單例性能要快，如果只需要執(zhí)行一些靜態(tài)方法這個(gè)時(shí)候可以采用靜態(tài)類

7：總結(jié)

單例模式看似簡(jiǎn)單，其實(shí)用起來(lái)還要考慮到很多問(wèn)題，現(xiàn)在我把這個(gè)過(guò)程基本總結(jié)了，當(dāng)然可能還有不足之處，歡迎指正。