单例模式

概述

类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建;
提供访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象

注意：

1. 单例类只能有一个实例(构造方法私有化)
2. 单例类必须自己创建自己的唯一实例(创建自己的对象)
3. 单例类必须给所有其他对象提供这一实例(提供对外的静态方法并返回唯一的对象)

使用

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。
如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

应用实例

1、一个班级只有一个班主任。
2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件

优点

1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）
2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）
缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化

使用场景

1、要求生产唯一序列号。
2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。
注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

分类

懒汉式:类调用时创建唯一实例对象
饿汉式:类加载时创建唯一实例对象

饿汉式与懒汉式的区别

饿汉式
/**
*是否 Lazy 初始化：否
*是否多线程安全：是
*实现难度：易
*描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
*优点：没有加锁，执行效率会提高。
*缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题，
* 不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，
* 在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法，
* 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，
* 这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。
/
懒汉式
/
*是否 Lazy 初始化：是
*是否多线程安全：否
*实现难度：易
*描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
*这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。
*/

案例

饿汉式

public class Student{
  //  创建自己的对象
  private static Student stu = new Student();
  //  构造方法私有化
  private Student(){}
  //  提供外部访问的唯一方式并返回唯一的实例对象
  public static Student getStudent(){
    return stu;
  }
}

懒汉式
会引发线程安全问题!!!

1. 同步方法

   public class Student {
       //  volatile  禁止jvm指令重排
       private static volatile Student stu;
       //  构造方法私有
       private Student(){ }
       //  提供外部访问的唯一方式
       public static Student getStudent(){
           //  没有stu对象时进入
           if(stu==null){
               //  为了保证线程安全,这里使用同步代码块
               synchronized(Student.class){
                   //  同步代码块内部需要再次判断
                   if(stu==null){
                       stu = new Student();
                   }
               }
           }
           return stu;
       }
   }

2. 内部类

   public class Student {
       //  构造方法私有化
       private Student(){}
       //  静态内部类
       private static class StudentFactory{
           //  唯一实例为需要的单例对象
           private static Student student = new Student();
       }
       //  提供外部访问的方式,返回内部类的唯一实例
       public static Student getStudent(){
           return StudentFactory.student;
       }
   }