单例模式 | Emove

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）。

例如：Hibernate中的SessionFactory对象，它充当数据存储源的代理，并且负责创建Session对象，SessionFactory并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常值需要一个SessionFactory就足够，这时就会使用到单例模式。

饿汉式（静态常量）
```
class SingletonStaticConst {
    // 私有化构造器
    private SingletonStaticConst() {

    }

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

    // 提供共有静态方法返回实例对象
    public static SingletonStaticConst getInstance() {
        return instance;
    }
}
```
- 构造器私有化
- 类的内部创建对象
- 向外暴露一个静态公共方法
优点：
1. 在类装载时完成实例化。避免了线程同步问题
缺点：
1. 在类装载时就完成实例化，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
2. 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、
3. 结论：这种单例模式可用，但可能造成内存浪费

饿汉式（静态代码块）

class SingletonStaticBlock {

    private SingletonStaticBlock() {

    }

    private static SingletonStaticBlock instance;

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

    public static SingletonStaticBlock getInstance() {
        return instance;
    }
}

静态代码块的实例化方式和常量实例化方式类似，只不过将类的实例化过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点与上面的方式一致。（单线程模式下推荐使用）

懒汉式（线程不安全）
```
class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton() {

    }

    // 提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
```
优缺点：
1. 起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用
2. 如果在多线程环境下，一个线程进入了if（instance == null）判断语句块中，还未来得及往下执行，另外一个线程叶通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例，所有在多线程环境下不可使用这中方式
3. 在实际开发中不要使用这中方式

懒汉式（线程安全、同步方法）

class SingletonSynchroMethod {

    private static SingletonSynchroMethod instance;

    private SingletonSynchroMethod () {

    }

    /**
     * 在每次调用这个方法时，都要进行同步，效率较低
     * @return
     */
    public static synchronized SingletonSynchroMethod getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonSynchroMethod();
        }
        return instance;
    }

}

优缺点：

解决了线程不安全问题
效率太低了，每个线程在想获得类的实例的时候，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，后面想获得该类实例，直接return就行了，方法进行同步效率太低。在实际开发中不推荐使用这种方法

懒汉式（线程不安全、同步代码块）

class SingletonSynchroBlock {

    private static SingletonSynchroBlock instance;

    private SingletonSynchroBlock() {

    }

    /**
     * 这种方法实际上并不能实现同步的效果，当有两个线程都进入if判断语句块时，虽然进行了同步锁，但是执行只是时间问题
     * @return
     */
    public static SingletonSynchroBlock getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonSynchroBlock.class) {
                instance = new SingletonSynchroBlock();
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：

这种同步代码块的实现方法并不能实现同步作用，假如一个线程进入了if判断语句块，还没来得及往下执行，另一个线程也通过了if判断语句，这时便会产生多个实例
在实际开发中不能使用这种方法

双重检查

class DoubleCheckSingleton {

    private static volatile DoubleCheckSingleton instance;

    private DoubleCheckSingleton() {

    }

    public static DoubleCheckSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DoubleCheckSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

}

优缺点：

Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，在实现懒加载的同时，也保证了线程安全
在实例的创建中，只要对象已经初始化，就可以避免反复的进行方法同步
总结：线程安全，延迟加载，效率较高，在实际开发中，推荐使用这种方式

静态内部类
```
class InnerClassSingleton {

    private InnerClassSingleton() {

    }

    private static class InnerClassSingletonInstance{
        private static final InnerClassSingleton INSTANCE = new InnerClassSingleton();
    }

    public static InnerClassSingleton getInstance() {
        return InnerClassSingletonInstance.INSTANCE;
    }

}
```
优缺点：
1. 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程
2. 静态内部类方式在InnerClassSingleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载InnerClassSingletonInstance类（静态内部类），从而完成Singleton的实例化
3. 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以这种方法利用了JVM的装载机制来保证线程的安全性（在类进行初始化时，别的线程时无法进入的）
4. 避免了线程安全问题，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

枚举

enum EnumSingleton {
    /**
     * 示例
     */
    INSTANCE("Emove","123456");

    private EnumSingleton(String userName, String password) {
        this.userName = userName;
        this.password = password;
    }

	/** 这两个字段只是做个演示，在实际开发中，可以是任何的属性 **/
    private String userName;
    private String password;

    public String getUserName() {
        return this.userName;
    }

    public String getPassword() {
        return this.password;
    }
}

优缺点：

不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象
这种方式是Effective Java坐着Josh Bloch提倡的方式

Runtime单例源码（饿汉式）

public class Runtime {
    private static Runtime currentRuntime = new Runtime();

    public static Runtime getRuntime() {
        return currentRuntime;
    }

    private Runtime() {}
    }

单例模式注意事项和细节说明：

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
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方法而不是使用new
单例模式使用场景，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系统资源过多（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）