1 单例模式

一、定义

1 单例模式（Singleton Pattern）是最简单的一种设计模式。

2 单例模式的英文原话是：
1）Ensure a class has only one instance,and provide a global point of access toit.
2）意思是：确保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。单例模式的主要作用是确保一个类只有一个实例存在。单例模式可以用在建立目录、数据库连接等需要单线程操作的场合，用于实现对系统资源的控制。
3）由于Java语言的特点，使得在Java中实现单例模式通常有两种表现形式。
■ 饿汉式单例类：类加载时，就进行对象实例化；
■ 懒汉式单例类：第一次引用类时，才进行对象实例化。

二、饿汉式单例类

在类被加载时，静态变量instance会被初始化，此时类的私有构造函数会被调用，单例类的唯一实例就被创建出来了。单例类中一个最重要的特点是类的构造函数是私有的，从而避免外界利用构造函数直接创建出任意多的实例。另外需要注意的是，由于构造函数是私有的，因此该类不能被继承。

三、饿汉模式

1 线程不安全

2 同步方法 效率低下

3 双重检测机制

懒汉式单例类中对静态方法 getInstance()进行同步，以确保多线程环境下只创建一个实例，例如，如果getInstance()方法未被同步，并且线程A和线程B同时调用此方法，则执行if (_instance == null)语句时都为真，那么线程A和线程B都会创建一个对象，在内存中就会出现两个对象，这样就违反了单例模式；但使用synchronized关键字进行同步后，则不会出现此种情况。

四、饿汉式与懒汉式 对比

■ 饿汉式单例类在被加载时实例化，而懒汉式单例类在第一次引用时实例化；
■ 从资源利用效率上说，饿汉式单例类要差一些，但从速度和反应时间角度来讲，饿汉式单例类则比懒汉式单例类稍好些；

五、单例模式优缺点

1 优点

■ 单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存的开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁，而且创建或销毁的性能又无法优化时，单例模式的优势就非常明显。
■ 单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在启用时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决。
■ 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如，一个写文件动作，由于只有一个实例存在于内存中，避免了对同一个资源文件的同时操作。
■ 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

2 缺点

■ 单例模式无法创建子类，扩展困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。
■ 单例模式对测试不利。在并行开发环境中，如果采用单例模式的类没有完成，是不能进行测试的；单例模式的类通常不会实现接口，这也妨碍了使用mock的方式虚拟一个对象。
■ 单例模式与单一职责原则有冲突。一个类应该只实现一个逻辑，而不关心它是否是单例的，是不是要用单例模式取决于环境，单例模式把“要单例”和业务逻辑融合在一起。

3 使用注意事项

1 单例类仅局限于一个JVM，因此当多个JVM的分布式系统时，这个单例类就会在多个JVM中被实例化，造成多个单例对象的出现。如果是无状态的单例类，则没有问题，因为这些单例对象是没有区别的。如果是有状态的单例类，则会出现问题，例如，给系统提供一个唯一的序列号，此时序列号不唯一，可能出现多次。

2 同一个JVM中会有多个类加载器，当两个类加载器同时加载同一个类时，会出现两个实例

3 使用单例模式时，需要注意序列化和克隆对实例唯一性的影响。如果一个单例的类实现了Serializable或Cloneable接口，则有可能被反序列化或克隆出一个新的实例来，从而破坏了“唯一实例”的要求，因此，通常单例类不需要实现Serializable和Cloneable接口。

六、场景举例

1 生成唯一序列号的环境。

2 在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据，例如，一个Web页面上的计数器，可以不用把每次刷新都记录到数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并确保是线程安全的。

3 创建一个对象需要消耗的资源过多，如访问IO和数据库等资源。

4 需要定义大量的静态常量和静态方法（如工具类）的环境，可以采用单例模式（也可以采用直接声明为static的方式）。