23种设计模式之单例模式详解（最详细）

单例模式

　　在有些系统中，为了节省内存资源、保证数据内容的一致性，对某些类要求只能创建一个实例，这就是所谓的单例模式。

单例模式的特点

单例类只有一个实例对象；

该单例对象必须由单例类自行创建；

单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点。

单例模式的优点和缺点

单例模式的优点：

单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存的开销。

可以避免对资源的多重占用。

单例模式设置全局访问点，可以优化和共享资源的访问。

单例模式的缺点：

单例模式一般没有接口，扩展困难。如果要扩展，则除了修改原来的代码，没有第二种途径，违背开闭原则。

在并发测试中，单例模式不利于代码调试。在调试过程中，如果单例中的代码没有执行完，也不能模拟生成一个新的对象。

单例模式的功能代码通常写在一个类中，如果功能设计不合理，则很容易违背单一职责原则。

单例模式的应用场景

对于 Java 来说，单例模式可以保证在一个 JVM 中只存在单一实例。单例模式的应用场景主要有以下几个方面。

需要频繁创建的一些类，使用单例可以降低系统的内存压力，减少 GC。

某类只要求生成一个对象的时候，如一个班中的班长、每个人的身份证号等。

某些类创建实例时占用资源较多，或实例化耗时较长，且经常使用。

某类需要频繁实例化，而创建的对象又频繁被销毁的时候，如多线程的线程池、网络连接池等。

频繁访问数据库或文件的对象。

对于一些控制硬件级别的操作，或者从系统上来讲应当是单一控制逻辑的操作，如果有多个实例，则系统会完全乱套。

当对象需要被共享的场合。由于单例模式只允许创建一个对象，共享该对象可以节省内存，并加快对象访问速度。如 Web 中的配置对象、数据库的连接池等。

单例模式的三种实现方式

一、饿汉式

话不多说，先看代码

/**
 *  饿加载
 * @author Yonim
 *
 */
public class HungryLoading {
    
    public static void main(String[] args) {
        HungryLoading2.getHungryLoading();
    }
}

class HungryLoading2 {
    private static HungryLoading2 lazy = new HungryLoading2();
    public HungryLoading2() {
        // TODO 可以在这里面写操作内容
        System.err.println("这里是操作内容输出");
    }
    public static  HungryLoading2 getHungryLoading() {
        return lazy;
    }
}

饿汉式的优势在于类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以是线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题。

二、懒汉式

/**
 * 懒汉模式
 * @author Yonim
 *
 */
public class LazyLoading {
    
    private static LazyLoading lazyLoading;
    
    public LazyLoading() {
        System.err.println("这是懒汉模式");
    }
    
    public static LazyLoading getLazyLoading() {
        if(null == lazyLoading) {
            lazyLoading = new LazyLoading();
        }
        return lazyLoading;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        LazyLoading.getLazyLoading();
    }
}

懒汉模式优势在于具有加载延迟功能，只有在用的时候才会创建它，缺点也很明显，因为是线程不安全的，所以我们需要上锁，上锁性能就会慢

三、静态内部类

/**
 * 静态内部类实现的单例模式
 * @author Yonim
 *
 */
public class LazyLoading2 {
    
    public LazyLoading2() {
        System.err.println("这是静态内部类实现的单例模式");
    }
    
    public static class LazyLoading3{
        private static LazyLoading2 lazy = new LazyLoading2();
    }
    
    
    public static LazyLoading2 getLazyLoading2() {
        return LazyLoading3.lazy;
    }
    
    
    public static void main(String[] args) {
        LazyLoading2.getLazyLoading2();
    }
}

静态内部类实现的单例是懒汉和饿汉模式的结合体，它具有天生的线程安全以及延迟加载功能，也是目前用的最多的