要想正確理解設計模式，首先必須明確它是為了解決什么問題而提出來的。

設計模式學習筆記

——Shulin

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       單例模式屬于設計模式中的創建模式，即創建對象時，不再由我們直接實例化對象，而是根據特定場景，由程序來確定創建對象的方式，從而保證更大的性能、更好的架構優勢。

1、概念

        單例模式確保某個類只有一個實例，而且自行實例化并向整個系統提供這個實例。選擇單例模式就是為了避免不一致狀態。使用Singleton的好處還在于可以節省內存，因為它限制了實例的個數，有利于java垃圾回收（garbage collection）。

       Singleton模式看起來簡單，使用方法也很方便，但是真正用好，是非常不容易，需要對Java的類 線程 內存等概念有相當的了解。

       總之：如果你的應用基于容器，那么Singleton模式少用或者不用，可以使用相關替代技術。

2、特點

   1）單例類只能有一個實例

     2）單例類必須自己創建自己的唯一實例

     3）單例類必須給所有其他對象提供這一實例

3、應用舉例

    在很多操作中，比如建立目錄、數據庫連接都需要這樣的單線程操作。還有, singleton能夠被狀態化; 這樣，多個單態類在一起就可以作為一個狀態倉庫一樣向外提供服務，比如，你要論壇中的帖子計數器，每次瀏覽一次需要計數，單態類能否保持住這個計數，并且能synchronize的安全自動加1，如果你要把這個數字永久保存到數據庫，你可以在不修改單態接口的情況下方便的做到。

    在計算機系統中，線程池、緩存、日志對象、對話框、打印機、顯卡的驅動程序對象常被設計成單例。這些應用都或多或少具有資源管理器的功能。每臺計算機可以有若干個打印機，但只能有一個PRinter Spooler，以避免兩個打印作業同時輸出到打印機中。每臺計算機可以有若干通信端口，系統應當集中管理這些通信端口，以避免一個通信端口同時被兩個請求同時調用。

4、實現

    幾種常見單例模式實現方法。通用的單例模式創建思想：

1）使用private修改該類構造器，從而將其隱藏起來，避免程序自由創建該類實例

        2）提供一個public方法獲取該類實例，且此方法必須使用static修飾（調用之前還不存在對象，因此只能用類調用）

        3）該類必須緩存已經創建的對象，否則該類無法知道是否曾經創建過實例，也就無法保證只創建一個實例。為此，該類需要一個靜態屬性來保持曾經創建的實例。

4.1、餓漢模式

基本結構：

 %20 餓漢式是一種比較形象的稱謂。既然餓，那么在創建對象實例的時候就比較著急，于是在裝載類的時候就創建對象實例。餓漢式是典型的空間換時間，當類裝載的時候就會創建類的實例，不管你用不用，先創建出來，然后每次調用的時候，就不需要再判斷，節省了運行時間。

4.2、懶漢模式基本結構：

[java] view%20plain copy print?package org.zsl.designmode;  /**  * 懶漢式，需要的時候才創建，典型的時間換空間  * @author ZSL  *  */  public class LazySingleton {      //靜態屬性用來緩存創建實例      private static LazySingleton instance = null;      //私有構造方法避免程序自由創建實例      private LazySingleton(){}      //靜態公共方法用于取得該類實例      public static synchronized LazySingleton getLazySingletonInstance(){          if(instance == null){              instance = new LazySingleton();          }          return instance;      }  }  

 %20 %20上面的懶漢式單例類實現里對靜態工廠方法使用了同步化，以處理多線程環境。

 %20 %20懶漢式其實是一種比較形象的稱謂。既然懶，那么在創建對象實例的時候就不著急。會一直等到馬上要使用對象實例的時候才會創建，懶人嘛，總是推脫不開的時候才會真正去執行工作，因此在裝載對象的時候不創建對象實例。

 

　　懶漢式是典型的時間換空間,就是每次獲取實例都會進行判斷，看是否需要創建實例，浪費判斷的時間。當然，如果一直沒有人使用的話，那就不會創建實例，則節約內存空間

 

　　由于懶漢式的實現是線程安全的，這樣會降低整個訪問的速度，而且每次都要判斷。那么有沒有更好的方式實現呢？

4.3、雙重檢查加鎖

 %20 %20可以使用“雙重檢查加鎖”的方式來實現，就可以既實現線程安全，又能夠使性能不受很大的影響。

 

　　“雙重檢查加鎖”指的是：并不是每次進入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，進入方法后，先檢查實例是否存在，如果不存在才進行下面的同步塊，這是第一重檢查，進入同步塊過后，再次檢查實例是否存在，如果不存在，就在同步的情況下創建一個實例，這是第二重檢查。這樣一來，就只需要同步一次了，從而減少了多次在同步情況下進行判斷所浪費的時間。

 

　　“雙重檢查加鎖”機制的實現會使用關鍵字volatile，它的意思是：被volatile修飾的變量的值，將不會被本地線程緩存，所有對該變量的讀寫都是直接操作共享內存，從而確保多個線程能正確的處理該變量。

 

注意：在java1.4及以前版本中，很多JVM對于volatile關鍵字的實現的問題，會導致“雙重檢查加鎖”的失敗，因此“雙重檢查加鎖”機制只只能用在java5及以上的版本。

[java] view%20plain copy print?package org.zsl.designmode;  /**  * 雙重檢查加鎖，既實現線程安全，又能夠使性能不受很大的影響  * @author ZSL  *  */  public class Singleton {      //被volatile修飾的變量的值，將不會被本地線程緩存，所有對該變量的讀寫都是直接操作共享內存，從而確保多個線程能正確的處理該變量。      private volatile static Singleton instance = null;      //私有構造方法      private Singleton(){};      //公共靜態方法獲取實例      public static Singleton getSingletonInstance(){          if(instance == null){   //先檢查實例是否存在，不存在，在進行同步              synchronized (Singleton.class) {    //同步塊，線程安全的創建實例                  if(instance == null){   //再次檢查實例是否存在，如果不存在才真正的創建實例                      instance = new Singleton();                  }              }                        }          return instance;      }        }  

這種實現方式既可以實現線程安全地創建實例，而又不會對性能造成太大的影響。它只是第一次創建實例的時候同步，以后就不需要同步了，從而加快了運行速度。

 

　　提示：由于volatile關鍵字可能會屏蔽掉虛擬機中一些必要的代碼優化，所以運行效率并不是很高。因此一般建議，沒有特別的需要，不要使用。也就是說，雖然可以使用“雙重檢查加鎖”機制來實現線程安全的單例，但并不建議大量采用，可以根據情況來選用。

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