单例模式(Singleton Pattern)

定义

确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

类图

懒汉式

所谓的懒汉式就是延迟对象实例化

代码

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){
        System.out.println("我是单例模式独一无二的对象");
    };

    //对象只有在调用了该方法后才进行实例化
    public static Singleton getInstance() {
        if(singleton==null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

单线程测试

public class SingletonTest {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton =Singleton.getInstance();
        singleton = Singleton.getInstance();
        singleton = Singleton.getInstance();
        singleton = Singleton.getInstance();
    }
}

多线程测试

public class SingletonTest {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                Singleton singleton =Singleton.getInstance();
            }
        }.start();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                Singleton singleton =Singleton.getInstance();
            }
        }.start();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                Singleton singleton =Singleton.getInstance();
            }
        }.start();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                Singleton singleton =Singleton.getInstance();
            }
        }.start();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                Singleton singleton =Singleton.getInstance();
            }
        }.start();
    }
}

测试结果：

出现结果分析

简单改进

//修改getInstance()方法,给它加synchronized 关键字
 public synchronized static Singleton getInstance() {
        if(singleton==null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }

但这样子真的好嘛？仔细想想，好像确实对性能的影响很大，因为我们只在第一次执行这个方法时，才真正需要同步，换句话说，一旦设置好singleton变量，就不再需要同步这个方法了，之后调用这个方法，同步都是一种累赘。

改善多线程的方法

1. 如果getInstance()的性能对应用程序不是很关键，那就不需要改了！
   同步getInstance()的方法既简单又有效。但你必须知道，同步一个方法可能造成程序执行效率下降100倍。应此，如果将getInstance()的程序使用在频繁运行的地方，你可能就得重新考虑了！
2. 使用“急切”（饿汉式）创建实例，而不用延迟实例化（懒汉式）的做法。
   如果程序总是创建并使用单例实例，或者在创建和运行时方面的负担不太繁重，可以使用此方法

public class Singleton {
    private static Singleton singleton =new Singleton();
    //在静态初始化器中创建单例。这段代码保证了线程安全。

    private Singleton(){
        System.out.println("我是单例模式独一无二的对象");
    };

    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;//已经有实例了，直接使用它
    }
}

3. 用“双重检索加锁”，在getInstance()中减少使用同步
   如果性能是你关注的重点，那么这个做法可以帮你大大减少getInstance()的时间耗费。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;

    private Singleton(){
        System.out.println("我是单例模式独一无二的对象");
    };

    public static Singleton getInstance() {  
        if(singleton==null){//检查是否已经创建
            synchronized(singleton){//未创建，则进入同步
                if(singleton==null){//再检查一次，如果仍是null，才创建实例
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

补充：
volatile关键词确保singleton变量被初始化成Singleton实例时，多线程正确地处理singleton变量

总结

懒汉式：延迟了实例化，在单线程模式下，能达到单例模式的效果，但在多线程环境时，就会出现意想不到的bug，简单的在getInstance()方法上加synchronized，会降低多线程的执行效率，可以利用“双重检索加锁”的方法，提高效率
饿汉式：在静态初始化器中创建单例，如果程序总是创建并使用单例实例，或者在创建和运行时方面的负担不太繁重，可以使用此方法，它将不再使用延迟实例化的方法创建单例，依赖JVM在加载这个类时，马上创建此唯一单例，保证在任何线程访问是singleton变量时，一定先创建此实例！