经典单例模式

单例模式被定义为：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

单例模式使得一个类只能有唯一的一个实例，这意味着不能再使用new关键字创建对象，因为一旦可以被new,就可以被多次new。

问题1：如何保证一个类只有一个实例？
问题2：不能使用new如何获取对象？

这两个问题的答案非常简单：

由于new对象会调用构造方法，所以只需要将构造方法定义为private（虽然很少这么干，但单例模式必须如此）；这样创建对象的任务只能在类中完成；
定义明确指出需要提供一个全局访问点，意思就是需要拿到类中定义的对象，可以使用static方法，以下是经典单例模式的实现

    public class Singleton {
        private static Singleton singleton;
        private Singleton() {}
        
        public static Singleton getInstance() {
            if(singleton==null) {
                singleton=new Singleton();
            }
            return singleton;
        }
    }

单例模式没有复杂的类图结构，而且代码非常简单，但仍然需要注意一些细节：

构造方法私有化，只有类中才可以调用构造方法
全局访问点被定义为static方法，直接通过类名就可以调用
在getInstance()中，if(singleton==null)和静态成员singleton配合组成了单例模式的核心，只有第一次调用getInstance()时，其中的代码会全部执行。singleton只会被初始化一次。
如果不需要Singleton的实例，永远不会创建它的实例，这称为延迟实例化（lazy instance）

单例模式的类图如下:
单例UML
确实，目前为止单例模式非常简单；可是能够完全满足单例的需求吗？还需要看一看在多线程下的单例模式。

多线程下的单例模式

单例模式在多线程下可能会创建多个对象而违反单例模式的原则
多线程下的单例模式的问题

如图所示，如下线程A进入if语句但还未创建对象是，因为某些原因导致A发生了阻塞，由于A还没有来得及创建对象，所以线程B又进入了if语句，创建了一个实例，B执行完成后，A继续执行，虽然此时以及singleton已经不为空，但是A依然会创建对象，此时就破坏了单例模式的原则。

为了保证在多线程环境下能够正确的使用单例模式，可以采用三种方法:

同步方法
“急切”创建实例
双重加锁

同步方法

不需要做任何改变，只需要在getInstance()方法前假设synchronized关键字

    public class Singleton {
        private static Singleton singleton;
        private Singleton() {}
        * 同步方法实现多线程下的单例模式
        * @return
        */
        public static synchronized Singleton getInstance() {
            if(singleton==null) {
                singleton=new Singleton();
            }
            return singleton;
        }
    }

同步方法非常简单粗暴，带来的问题也很明显：降低性能，每一次调用全局访问点，都会是一种累赘。

‘急切’创建实例

急切创建实例的意思是在类加载静态singleton时就创建出实例，这样无论如何都不可能再有第二个实例产生，但这样就失去了延迟实例化的好处。

    public class Singleton {
        //急切创建实例
        private static Singleton singleton=new Singleton();
        private Singleton() {}	
        /**
        * 急切创建实例实现多线程下的单例模式
        */
        public static Singleton getInstance() {
            return singleton;
        }
    }

这种方法在JVM加载类时即创建出实例，同时也简化了getInstance()方法

双重加锁

双重加锁也是采用同步的方法，但是会减少同步的使用以提高性能。

    public class Singleton {
        private volatile static Singleton singleton;
        private Singleton() {}
        /**
        * 双重锁实现多线程下的单例模式
        * @return
        */
        public static Singleton getInstance() {
            if(singleton==null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                    if(singleton==null) {
                        singleton=new Singleton();
                    }
                }
            }
            return singleton;
        }
    }

同步代码块写在if中，意思是如果singleton没有实例化才进行同步；
volatile关键字能够保证一旦singleton被初始化后，多线程下可以正确的处理它。

总结

单例模式确保程序中一个类最多只能有一个实例
单例模式提高一个全局访问点获取唯一的实例
单例模式依赖于私有构造器，一个静态变量和一个静态方法
单例模式再多线程环境下可能失效，需要使用一定的改进方法

本文参考自《Head First 设计模式(中文版)》
作者：smartpig
微信公众号：SmartPig
个人博客：http://smartpig612.club

独一无二的单例模式

经典单例模式

多线程下的单例模式

同步方法

‘急切’创建实例

双重加锁

总结

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