单例设计模式
单例设计模式是一种对象创建模式，用于产生一个对象的具体实例，它可以确保系统中一个类只产生一个实例。
好处：
- 对于频繁使用的对象，可以省略创建对象所花费的时间，这对于那些重量级对象而言，是非常可观的一笔系统开销。
- 由于new操作的次数减少，因而对系统内存的使用频率也会降低，这将减轻GC压力，缩短GC停顿时间。
单例模式的六种写法：
一、饿汉单例设计模式
步骤：
- 私有化构造函数。
- 声明本类的引用类型变量，并且使用该变量指向本类对象。
- 提供一个公共静态的方法获取本类的对象。
//饿汉单例设计模式 ----> 保证Single在在内存中只有一个对象。
public class HungrySingleton {
//声明本类的引用类型变量，并且使用该变量指向本类对象
private static final HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
//私有化构造函数
private HungrySingleton(){
System.out.println("instance is created");
}
//提供一个公共静态的方法获取本类的对象
public static HungrySingleton getInstance(){
return instance;
}
}
不足：无法对instance实例做延迟加载
优化：懒汉
二、懒汉单例设计模式
- 私有化构造函数。
- 声明本类的引用类型变量，但是不要创建对象。
- 提供公共静态的方法获取本类的对象，获取之前先判断是否已经创建了本类对象，如果已经创建了，那么直接返回对象即可，如果还没有创建，那么先创建本类的对象，然后再返回。
//懒汉单例设计模式 ----> 保证Single在在内存中只有一个对象。
public class LazySingleton {
//声明本类的引用类型变量，不创建本类的对象
private static LazySingleton instance;
//私有化构造函数
private LazySingleton(){
}
public static LazySingleton getInstance(){
//第一次调用的时候会被初始化
if(instance == null){
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
不足：在多线程的情况下，无法保证内存中只有一个实例
public class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println(LazySingleton.getInstance().hashCode());
}
public static void main(String[] args) {
MyThread[] myThread = new MyThread[10];
for(int i=0;i<myThread.length;i++){
myThread[i] = new MyThread();
}
for(int j=0;j<myThread.length;j++){
myThread[j].start();
}
}
}
打印结果：
257688302
1983483740
1983483740
1983483740
1983483740
1983483740
1983483740
1388138972
1983483740
257688302
在多线程并发下这样的实现无法保证实例是唯一的。
优化：懒汉线程安全
三、懒汉线程安全
通过使用同步函数或者同步代码块保证
public class LazySafetySingleton {
private static LazySafetySingleton instance;
private LazySafetySingleton(){
}
//方法中声明synchronized关键字
public static synchronized LazySafetySingleton getInstance(){
if(instance == null){
instance = new LazySafetySingleton();
}
return instance;
}
//同步代码块实现
public static LazySafetySingleton getInstance1(){
synchronized (LazySafetySingleton.class) {
if(instance == null){
instance = new LazySafetySingleton();
}
}
return instance;
}
}
不足：使用synchronized导致性能缺陷
优化：DCL
四、DCL
DCL：double check lock （双重检查锁机制）
public class DclSingleton {
private static DclSingleton instance = null;
private DclSingleton(){
}
public static DclSingleton getInstance(){
//避免不必要的同步
if(instance == null){
//同步
synchronized (DclSingleton.class) {
//在第一次调用时初始化
if(instance == null){
instance = new DclSingleton();
}
}
}
return instance;
}
}
不足：在if判断中执行的instance = new DclSingleton()，该操作不是一个原子操作，JVM首先会按照逻辑，第一步给instance分配内存；第二部，调用DclSingleton()构造方法初始化变量；第三步将instance对象指向JVM分配的内存空间；JVM的缺点：在即时编译器中，存在指令重排序的优化，即以上三步不一定会按照顺序执行，就会造成线程不安全。
优化：给instance的声明加上volatile关键字，volatile能保证线程在本地不会存有instance的副本，而是每次都到内存中读取。即禁止JVM的指令重排序优化。即按照原本的步骤。把instance声明为volatile之后，对它的写操作就会有一个内存屏障，这样，在它的赋值完成之前，就不会调用读操作。
注意：volatile阻止的不是instance = new DclSingleton();这句话内部的指令排序，而是保证了在一个写操作完成之前，不会调用读操作（if(instance == null)）
public class DclSingleton {
private static volatile DclSingleton instance = null;
private DclSingleton(){
}
public static DclSingleton getInstance(){
//避免不必要的同步
if(instance == null){
//同步
synchronized (DclSingleton.class) {
//在第一次调用时初始化
if(instance == null){
instance = new DclSingleton();
}
}
}
return instance;
}
}
五、静态内部类
JVM提供了同步控制功能：static final，利用JVM进行类加载的时候保证数据同步。
在内部类中创建对象实例，只要应用中不使用内部类，JVM就不会去加载该类，就不会创建我们要创建的单例对象，
public class StaticInnerSingleton {
private StaticInnerSingleton(){
}
/**
* 在第一次加载StaticInnerSingleton时不会初始化instance，
* 只在第一次调用了getInstance方法时，JVM才会加载StaticInnerSingleton并初始化instance
* @return
*/
public static StaticInnerSingleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
//静态内部类
private static class SingletonHolder{
private static final StaticInnerSingleton instance = new StaticInnerSingleton();
}
}
优点：JVM本身机制保证了线程安全，没有性能缺陷。
六、枚举
public enum EnumSingleton {
//定义一个枚举的元素，它就是Singleton的一个实例
INSTANCE;
public void doSomething(){
}
}
优点：写法简单，线程安全
注意：如果在枚举类中有其他实例方法或实例变量，必须确保是线程安全的。
