单例模式-独一无二的对象

单例模式定义

确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。

单例模式结构图

单例模式角色介绍

单例模式只有一个角色，就是单例角色，Singleton，它自行实例化，并提供静态方法获取自行实例化的实例。

单例模式结构代码

单例类：

public class Singleton {
    //定义静态变量
    private static Singleton singleton;

    //定义私有构造函数
    private Singleton(){
    }
    public static Singleton getInstance(){
        if (singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

客户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        System.out.println("singleton = " + singleton);
    }
}

单例模式线程安全问题

上述结构图和结构代码在多线程的环境下，无法保证创建的实例全局唯一，这样获取单例对象的方式并不是一个线程安全的方式。可以通过两种方式解决这个问题：饿汉式单例模式和懒汉式单例模式。

饿汉式单例模式

结构图:

结构代码：

public class HungrySingleton {
    //定义静态变量，类加载阶段完成实例化
    private static HungrySingleton singleton = new HungrySingleton();
    //定义私有构造函数
    private HungrySingleton(){
    }
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}

优缺点：
优点是简单，类加载阶段就完成了实例化，不用考虑线程安全问题；缺点是启动阶段效率低，一般单例类实例化都伴随着初始化资源的操作，类加载阶段完成实例化和资源初始化，影响项目启动效率，甚至导致项目无法启动。

懒汉式单例模式

结构图:

结构代码：

public class LazySingleton {
    //定义静态变量，用volatile声明
    private volatile static LazySingleton singleton;
    //定义私有构造函数
    private LazySingleton(){
    }
    public static LazySingleton getInstance(){
        synchronized (LazySingleton.class){
            if (singleton == null){
                singleton = new LazySingleton();
            }
        }
        return singleton;
    }
}

优缺点：
优点是既解决了线程安全问题，又解决了类加载阶段初始化问题；缺点是多线程无法同时获取单例实例，效率低。

优化的懒汉式单例模式

结构图:

结构代码：

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public class LazySingleton {
    //定义静态变量，用volatile声明
    private volatile static LazySingleton singleton;
    //定义私有构造函数
    private LazySingleton(){
    }
    public static LazySingleton getInstance(){
        //双重判定，提高线程安全模式下效率
        if (singleton == null){
            synchronized (LazySingleton.class){
                if (singleton == null){
                    singleton = new LazySingleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

此方案既解决了线程安全问题，又解决了多线程无法同时获取单例实例的问题，属于单例模式的完美解决方案吧。

单例模式运行机制

单例类只有私有构造函数，定义一个私有静态成员变量指向单例实例对象，然后提供静态方法给客户端，实现单例类对象的实例化。

单例模式解决的核心问题

单例模式，解决的是确保全局只存在一个实例的问题，通过自行实例化和提供的静态方法实现。