MO_or关于单例模式的感悟

一、引言

本篇文章是源于工作中遇到了一个与单例模式相关的问题。并由此对单例模式作一个复习总结。

二、背景

在一次开发过程中，控制台抛出了一个关于写入数据库时，主键冲突的异常。最后排查问题后主要是因为以下三点：
1)获取数据库连接的方式并不是单例的；
2)加载页面时同时请求了相同的接口两次；
3)主键采用的是自动增长。
当然这里若是需要快速解决bug，只需解决问题2，既加载页面时只请求一次该接口。
但是问题1才是潜藏更深的隐患。因为较复杂的业务将会占用过多的多余连接，影响系统性能，并可能再次导致上述问题。

三、总结

1、什么是单例模式？

在了解单例模式之前，我们应该先要明白两个问题，什么叫设计模式，设计模式与单例模式又是怎样的关系。

设计模式是面向对象的软件开发员，通过漫长的试验和错误总结出来的一套解决一般问题的方案。
而单例模式，就是其中一种针对一类问题的解决方案。

这就好比设计模式是独孤九剑，而单例模式和其它不同的设计模式就好比破剑式、破刀式。

破剑式就是破解普天下各门各派剑法的招式。那么单例模式又是解决什么问题的呢？并且是如何解决的呢？

单例模式提供了一种最佳的创建对象的方式：
一个单一的类，负责创建自己的对象，同时确保只创建一个对象，并且提供了唯一一个访问此对象的方法，且不需要再实例化该对象。

2、使用场景

现在已经明白单例模式使用的要点既，一个类仅一个实例，并且提供访问对象唯一全局方法。

那么单例模式主要解决的是什么呢？
一个全局的类频繁的创建和消耗。

如何解决的呢？
判断是否已有其单例，有则返回，没有则创建。

何时使用呢？
当我们想控制实例化数量，节省系统资源时。

现实场景：
1)计划生育，一对夫妻只有一个孩子；
2)windows操作一个文件时，多次打开，始终只有这一个文件。

抽象到程序中的使用场景：
1)生成唯一序列号；
2)页面上的计数器；
3)创建对象需要消耗比较多的资源，比如IO和数据库的连接。

3、实现方式

这里并不会详细记录其实现步骤(详细步骤可以参考第四大点中的链接)，此处仅记录实现单例模式的几种具体方法与各自优劣。

3.1、懒汉式(线程不安全)

示例：

public class Single4Lazy {

    private static Single4Lazy instance;

    private Single4Lazy() {
    }

    public static Single4Lazy getInstance() {

        if(instance == null) {
            instance = new Single4Lazy();
        }

        return instance;
    }
}

优点：实现简单，懒加载。

缺点：线程不安全(没有加锁)，严格来说并不能算单例模式。

3.2、懒汉式(线程安全)

示例：

public class Single4LazySynchronized {

    private static Single4LazySynchronized instance;

    private Single4LazySynchronized() {
    }

    public static synchronized Single4LazySynchronized getInstance() {

        if (instance == null) {
            instance = new Single4LazySynchronized();
        }

        return instance;
    }
}

优点：实现简单，线程安全(需要加锁)，懒加载。

缺点：效率低(getInstance()方法不能频繁使用，否则影响效率)。

3.3、饿汉式

示例：

public class SingleObject {

    /**
     * 创建一个私有的单例对象
     */
    private static SingleObject instance = new SingleObject();

    /**
     * 构造方法设为私有，这样就不会实例化对象
     */
    private SingleObject() {
    }

    /**
     * 获取唯一可用对象
     */
    public static SingleObject getInstance(){
        return instance;
    }

    public void showMessage() {
        System.out.println("Hello, World ! ");
    }
    
优点：线程安全，实现简单，效率较高(不用加锁)。

缺点：非懒加载，容易生成垃圾对象。

3.4、双检锁(DCL, double-checked locking)

示例：

public class Single4DCL {

    private static Single4DCL instance;

    private Single4DCL() {
    }

    public static Single4DCL getInstance() {

        if (instance == null) {

            /**
             * getInstance()是静态方法，所以不能使用未静态或未实例的类对象
             */
            synchronized (Single4DCL.class) {

                if (instance == null) {
                    instance = new Single4DCL();
                }
            }
        }

        return instance;
    }
}

优点：线程安全，懒加载，效率较高。

缺点：JDK1.5起，实现较复杂，getInstance()性能对应用程序很关键。

3.5、静态内部类

示例：

public class Single4Static {

    private static class Single4StaticHolder {
        private static final Single4Static INSTANCE = new Single4Static();
    }

    private Single4Static() {
    }

    public static Single4Static getInstance() {
        return Single4StaticHolder.INSTANCE;
    }

}

优点：线程安全，效率较高，懒加载，实现难度一般。

缺点：只适用于静态域情况。

3.6、枚举

示例：

public enum Single4Enum {

    INSTANCE;

    public void whateverMethod() {

    }
    
}

优点：线程安全，最佳实现，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化，不能通过reflection attack来调用私有构造方法

缺点：JDK1.5起

4、小tips

构造器是私有的。
通常不使用第1、2种，一般使用第3种，只有明确需要懒加载时使用第5种，
需要反序列化创建时可以尝试第6种，有其它特殊需求时，可以考虑第4种。

四、参考

https://www.runoob.com/design...

https://www.runoob.com/design...

https://baike.baidu.com/item/...

五、最后

若有不足，欢迎指正。
求知若渴，虚心若愚。