SingletonPattern单例模式
单例模式
1.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
饿汉式单例模式
public class Singleton {
private static final Singleton singleton = new Singleton();
// 构造器私有化，限制产生多个对象
private Singleton() {}
// 对外提供静态方法获取实例对象
public static Singleton getInstence() {
return singleton;
}
}
2.应用
2.1优点
- 由于单例模式在内存中只有一个实例，减小了内存开支。特别在一个对象需要频繁的创建销毁时，创建销毁时性能无法优化，此时的优势非常明显
- 由于单例模式只生成一个实例，减少了系统的性能开销。当一个对象需要产生较多的资源时，如读取配置，产生其它以来对象，可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式解决（JavaEE中采用单例模式时需要注意JVM的垃圾回收机制）
- 单例模式可以避免对同一资源的多重占用，例如写文件操作
2.2缺点
- 单例模式一般没有接口，扩展性差
- 单例模式不利于测试。在并行开发环境中，若单例模式没有完成，不能进行测试
2.3使用场景
- 生成唯一序列号的环境
- 在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据。如一个Web页面上的计数器，使用单例模式保持计数器的值，并确保是线程安全的
- 创建一个对象时需要消耗的资源过多，如访问IO和数据库等资源
- 需要定义大量的静态常量和静态方法（如工具类）的环境
2.4注意事项
在该并发情况下，需要注意单例模式的线程同步问题。单例模式有几种不同的实现方式，饿汉式单例模式不会产生多实例的情况，以下方式则需要考虑线程同步问题
懒汉式单例模式
public class Singleton {
private static final Singleton singleton = null;
// 构造器私有化，限制产生多个对象
private Singleton() {}
// 对外提供静态方法获取实例对象
public static Singleton getInstence() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
懒汉式单例模式在低并发情况下尚不会出现问题，若系统压力增大，并发量增加时可能在内存中存在多个实例。如一个线程A执行到singleton = new Singleton();但还没有获得到对象，此时对象初始化未完成，第二个线程B执行到if (singleton == null) {那么线程B判断条件也为true，于是继续执行下去，则A和B各获得一个对象。
解决单例模式线程不安全的方法，可以在getInstence方法前或方法内加synchronized关键字来实现，建议采用饿汉式单例模式。
3.扩展
有上限的多例模式：产生固定数量对象的模式
public class Singleton {
// 定义最多能产生的实例数量
private static int maxNumOfInstance = 2;
// 定义一个列表容纳所有实例
private static List<Singleton> singletonList = new ArrayList<>();
// 定义当前对象实例的序号
private static int countNumOfInstance = 0;
// 产生所有的对象
static {
for (int i = 0; i < maxNumOfInstance; i++) {
singletonList.add(new Singleton())
}
}
private Singleton() {}
public static Singleton getInstence() {
Random random = new Random();
countNumOfInstance = random.nextInt(maxNumOfInstance);
return singletonList.get(countNumOfInstance);
}
}
考虑到线程安全问题可以使用Vector来代替。采用有上限的多例模式，可以在设计时决定内存中有多少个实例，方便系统扩展，修正单例可能存在的性能问题，提高系统的响应速度。如读取文件，可以在系统启动时完成初始化工作，在内存中启动固定数量的Reader实例。
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