设计模式-“简单”的单例
概要
一些场景下，针对一些类，我们往往只需要实例化出一个对象，这样的类我们称为单例类，创建的实例对象，称之为单例对象，比如操作系统中的任务管理器，展示系统资源使用情况，如果此时存在多个对象，还需要保持多个对象之间数据一致性，反而使得程序处理变得繁琐。类似的，还有线程池、缓存、对话框、注册表、设备驱动程序对象等，也只需要实例化一次。
单单从类结构来看，单例模式也许是最简单的设计模式，但深入到细节，还是有些考究点的，其类结构图入下图所示：
单例模式保证单例类最多被实例化一次，并提供一个全局访问点。
实现
饿汉式
比较直接、保险的方式是将构造方法私有化，内部构建出实例对象，提供对外的静态访问方法获取单例对象，示例代码如下：
package singleton;
public class EagerSingleton {
private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
private EagerSingleton() {
}
public static EagerSingleton getInstance() {
return instance;
}
}
可以看出，内部实例对象，在类初始化时进行了创建，并且单例类提供了静态访问方法getInstance()供外部获取对象。饿汉式实现方式也称为急切实例化，此种实现方式适用于应用程序总是访问实例对象或对象在创建、运行时不占用太多资源的场景。
懒汉式
对应的，在需要延迟实例化（lazy instantiaze）的情景下，我们仅需要在第一次访问单例对象的时候实例化一次，后面再访问时，直接返回单例对象即可，这样便可防止了在系统不需要访问对象时创建多余对象的问题。直接想到的实现方式如下：
package singleton;
public class LazySingleton {
private static LazySingleton instance = null;
private LazySingleton() {
}
public static LazySingleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
此时，在多线程环境下碰到的问题是同时执行到if判断语句时，创建出多个对象，无法保证单例。进一步，考虑在方法上添加synchronized关键字，同步方法执行。
package singleton;
public class LazySingleton {
private static LazySingleton instance = null;
private LazySingleton() {
}
public static synchronized LazySingleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
双重检查锁定
synchronized关键字在保证线程同步的情况下，也带来了多线程情况下获取对象实例时的效率低下，进一步改进：将同步语句块缩小范围。如果将整个if判断语句块保持同步，每次获取对象时，都需要保持同步，进一步缩小同步范围，采用双重检查锁定的实现方式改进如下：
package singleton;
public class LazySingleton {
private volatile static LazySingleton instance = null;
private LazySingleton() {
}
public static LazySingleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (LazySingleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
}
}
return instance;
}
}
注意：以上实现方式都存在通过反射机制调用私有构造方法的风险，可进一步考虑在私有构造方法中添加验证实例个数的判断
枚举实现方式
也许是最简单的单例实现方法：
package singleton;
public enum Singleton {
INSTANCE;
}
它简洁的规避了多次实例化的风险，无偿的提供了序列化机制，《Effective Java》甚至说这种方式已经成为实现Singleton的最佳方法。
小结
- 单例模式保证单例类对象的唯一性，有其具体的应用场景，虽说有多种实现方式，但理清了它们的优缺点时，不会再被这些名词弄晕；
- 虽然单例模式的结构简单，但要保证实例化一个对象也不简单，涉及到的基础知识也很多：序列化时的唯一性保证、volatile在多线程编程中的作用、类加载器的限制等，小编也在不断积累中。
参考资料
《大话设计模式》
《Head First 设计模式》
《Effective Java》
《设计模式Java版》
【如何正确地写出单例模式】
PS：CSDN中的单例
在写这篇文章时，被CSDN中的单例应用狠狠的折磨了一番。在使用CSDN中markdown编辑器写到文章结尾的时候，同一个浏览器下手残的去开了CSDN的另一个markdown编辑器页面，这时再去打开原来的编辑页面，之前没有保存草稿的内容消失了……不得不重写一遍/(ㄒoㄒ)/~~ @CSDN，这是不是Bug呀？？？
