单例模式 Singleton

单例模式 Singleton

动机

• 在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。
• 如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？
• 这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。

百度百科定义

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

Java中单例定义

一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。

单例解决了什么问题？

Java的单例模式主要解决了多线程并发访问共享资源的线程安全问题。

单例应用场景

1. 共享资源的访问与操作场景，如Windows系统的资源管理器，Windows系统的回收站,显卡的驱动程序，系统的配置文件，工厂本身（类模板），应用程序的日志对象等。
2. 控制资源访问与操作的场景，如数据库的连接池，Java的线程池等。

单例命名

单例的命名通常包含 singleton(以 singleton 开头或结尾) 或能按名称实际意义区分出在应用中唯一。 

单例通用设计规则

1. 私有化类构造器。
2. 定义静态私有的类对象。
3. 提供公共静态的获取该私有类对象的方法。

要点总结

• Singleton 模式中的实例构造器可以设置为 protected 以允许子类派生。
• Singleton 模式一般不要支持拷贝构造函数和 Clone 接口，因为这有可能导致多个对象实例，与 Singleton 模式的初衷违背。
• 如何实现多线程环境下安全的 Singleton?注意对双检查锁的正确实现。

代码实现

1. 饿汉式，详见 饿汉式，测试类 饿汉式-测试

2. 懒汉式，写法大致有如下四种：

   • 无锁懒汉式，详见 无锁懒汉式，测试类 无锁懒汉式-测试
   • 同步锁懒汉式，详见 同步锁懒汉式，测试类 同步锁懒汉式-测试
   • 双重锁检查懒汉式，详见 双重锁检查懒汉式，测试类 双重锁检查懒汉式-测试
   • 内部类懒汉式，详见 内部类懒汉式，测试类 内部类懒汉式-测试

3. 注册登记式，写法大致有如下两种：

   • Map容器注册登记式，详见 Map容器注册登记式，测试类 Map容器注册登记式-测试
   • 枚举注册登记式，详见 枚举注册登记式，测试类 枚举注册登记式-测试
4. 序列化式，详见 序列化式，测试类 序列化式-测试