六个创建模式之单例模式(Singleton Pattern)

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。三个特点：一个类只有一个实例；必需自己创建这个实例；必需自行向整个系统提供这个实例。

结构图：

• Singleton：单例类，提供一个静态的getInstance()方法，供系统获取它的唯一实例；构造函数需要私有化；内部定义自身的一个静态变量，作为外部共享的唯一实例。

**Hungry Mode **

为了保证创建实例时的线程安全，可以使用Hungry Mode的方式初始化实例。

class EagerSingleton {
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
    private EagerSingleton() { }   

    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

• 在类的初始化的时候就直接创建实例，无需考虑多线程访问的问题，但无论系统是否需要改单例，都需要进行实例化。如果实例化复杂，则类加载时间较长，浪费系统资源。

Lazy Mode

为了解决初始化问题，可以在系统第一次调用的时候再生成实例。

class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance = null;   

    private LazySingleton() { }   

    synchronized public static LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

• 在整个getInstance()方法上面加锁可以保证线程安全，但是因为只有在第一次初始化会出现不同步的问题，如果后面所有操作都要进行加锁操作，则系统性能大幅下降。
• 如果采用双重检查锁，在一定条件下也会失效，详细参考《Java 并发编程艺术》。

Initialization Demand Holder(IoDH)

在需要实例化的单例类内引入一个静态内部类，当一次初始化实例时，由类加载器保证线程安全。既可以保证延迟加载，有可以保证线程安全，而且不影响系统性能。

//Initialization on Demand Holder
class Singleton {
    private Singleton() {
    }  

    private static class HolderClass {
            private final static Singleton instance = new Singleton();
    }  

    public static Singleton getInstance() {
        return HolderClass.instance;
    }
}

优点：

• 提供了对唯一实例的受控访问，用户不能实例化单例类。
• 节省系统资源，适用于一些频繁创建和销毁的对象。

缺点：

• 没有定义抽象层，很难进行扩展。
• 单例类职责过多，将单例的创建和本身功能融合在一起，一定程度上违反了“单一职责原则”。

适用场景：

• 系统只需要一个实例对象，如序列生成器，资源管理器等。
• 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。

实例：

SingletonPattern.java