Javaee:单例模式

单例模式

保证一个类只能创建一个实例，不能创建多个实例

单例模式的使用场景

如果频繁的创建和销毁对象的开销非常大，并且这些类的对象可以复用，势必会造成资源浪费，性能低和资源利用率低

举例：数据库连接池
访问数据库，需要创建数据库链接对象，创建数据库链接对象和销毁的开销是非常大的，而数据库连接池会采用单例模式，只实例一个对象来确保连接池的唯一性和全局可访问性，也就很好的提高资源利用率

好处

1. 通过重用连接池中的连接，避免了频繁地创建和销毁数据库连接，从而节省了系统资源。
2. 可以更容易地管理和监控连接池的状态和性能。

线程池中也应用了单例模式的设计模式

单例模式的实现方式

饿汉模式(急)

在类加载的同时创建实例

实现方式

class Singlation{
    private static Singlation instance=new Singlation();

    public static Singlation getInstance() {
        return instance;
    }
    private Singlation(){}

}

由于在类加载的过程就创建了实例，不涉及线程安全问题

重点：

1. 使用private修饰构造方法——不能通过new直接创建对象
2. 使用static修饰对象——类加载就创建好对象
3. 通过调用getInstance——获得实例对象

优点

类加载就创建实例，只涉及到读操作，天生线程安全
没有加锁，可以直接使用，减少延迟

缺点

无论是否需要使用都会在类加载时创建，可能会导致资源浪费
若是重启服务，无法实现延迟加载的特性，会拖慢运行速度

懒汉模式(缓)

只有在真正需要时才创建实例

单线程版本

class SingletionLazy {
    private static SingletionLazy instance = null;
    public static SingletionLazy getInstance() {
        if (instance == null) {
        	instance = new SingletionLazy()       
        }
        return instance;
    }
}

只有在真正需要时才创建实例——懒

举例:

妈妈叫我去小卖部买酱油，而我在看电视，此时我的做法是不听妈妈的话，继续看电视，等到妈妈要生气了我才去买

不难发现上述代码是线程不安全的，在多个线程下，很有可能会越过判断语句，直接去创建对象

改进

class SingletionLazy {
    private static SingletionLazy instance = null;
    public static SingletionLazy getInstance() {
            synchronized (locker) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletionLazy();
                }
            } 
        return instance;
    }
}

加锁，在构建对象的时候才需要考虑同步，所以我们对于new对象的操作进行加锁，上述代码中getInstance是读操作，不存在锁竞争，所有线程都能访问，而第二步的判断，如果没有实例创建，所有的线程就会去竞争锁，抢到锁的线程创建好实例，以后的getInstance操作都是直接返回当前实例对象。

但是有个问题，如果同时有两个线程进入了if语句，其中一个线程拿到锁创建实例之后将锁释放了，此时另一个线程也能创建实例——不符合要求，线程不安全

解决方案：双重检锁

使用if语句检查当前实例是否已经被创建

还要注意内存可见性问题

instance = new SingletionLazy();	

对应三条指令

1. 给对象分配内存
2. 初始化对象
3. 返回对象指向的内存地址

编译器在逻辑不改变的情况会自动优化，进行指令重排序

解决方案：volatile关键字

优化版本

class SingletionLazy {
    private static volatile SingletionLazy instance = null;
    private static Object locker = new Object();

    public static SingletionLazy getInstance() {
        if (instance == null) {//判断实例是否已经创建
            synchronized (locker) {
                if (instance == null) {//判断是否需要new对象
                    instance = new SingletionLazy();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优点

真正需要创建实例的时候，先判断是否为空，如果为空，再创建单例对象
真正需要用到的时候创建减少了不必要的开销

使用静态内部类创建单例模式(推荐)

这种方式是线程安全的，不需要额外的同步(不用加锁)

public class Singleton {  
  
    // 私有构造函数  
    private Singleton() {  
        // 初始化代码  
    }  
    // 静态内部类，负责持有单例实例  
    private static class SingletonHelper {  
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
 
    // 获取单例实例的公共静态方法  
    public static Singleton getInstance() {  
        return SingletonHelper.INSTANCE;  
    }  
    public static void main(String[] args) {  
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();    
    }  
}

总结

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。有多种实现方式，懒汉模式需要注意线程安全问题。