深入解析Java的設計模式編程中單例模式的使用

定義：確保一個類只有一個實例，而且自行實例化並向整個系統提供這個實例。
類型：創建類模式類圖：

類圖知識點：
1.類圖分為三部分，依次是類名、屬性、方法
2.以<<開頭和以>>結尾的為註釋信息
3.修飾符+代表public，-代表private，#代表protected，什麼都沒有代表包可見。
4.帶下劃線的屬性或方法代表是靜態的。
5.對類圖中對象的關係不熟悉的朋友可以參考文章：設計模式中類的關係。
單例模式應該是23種設計模式中最簡單的一種模式了。它有以下幾個要素：

• 私有的構造方法
• 指向自己實例的私有靜態引用
• 以自己實例為返回值的靜態的公有的方法

來看一個簡單的例子：

 package com.wolf.action;import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class demo { public static void main(String args[]) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { System.out.println(Son.getInstance().getName()); System.out.println("我是誰"); }}class Son extends Father { private String name = "兒子"; final String CLASS = "demo"; protected String getName() { return this.query("aaa"); } public static Son getInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { // 這裡必須是全局路徑否則無法找到return (Son) instance("com.wolf.action.Son"); }}class Father { private static Map<String, Object> instance = new HashMap<String, Object>(); private String name = "父類"; protected void Fatcher() { System.out.println("我是父類"); } protected String query(String sql) { return sql + "has been done"; } public static Object instance(String objname) throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException { if (instance.get(objname) == null || !(instance.get(objname) instanceof Father)) { instance.put(objname, Class.forName(objname).newInstance()); } return instance.get(objname); }}

單例模式根據實例化對象時機的不同分為兩種：一種是餓漢式單例，一種是懶漢式單例。餓漢式單例在單例類被加載時候，就實例化一個對象交給自己的引用；而懶漢式在調用取得實例方法的時候才會實例化對象。代碼如下：
餓漢式單例

public class Singleton { private static Singleton singleton = new Singleton(); private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ return singleton; } }

懶漢式單例

public class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton(){} public static synchronized Singleton getInstance(){ if(singleton==null){ singleton = new Singleton(); } return singleton; } }

單例模式的優點：

• 在內存中只有一個對象，節省內存空間。
• 避免頻繁的創建銷毀對象，可以提高性能。
• 避免對共享資源的多重佔用。
• 可以全局訪問。

適用場景：由於單例模式的以上優點，所以是編程中用的比較多的一種設計模式。我總結了一下我所知道的適合使用單例模式的場景：

• 需要頻繁實例化然後銷毀的對象。
• 創建對象時耗時過多或者耗資源過多，但又經常用到的對象。
• 有狀態的工具類對象。
• 頻繁訪問數據庫或文件的對象。
• 以及其他我沒用過的所有要求只有一個對象的場景。

單例模式註意事項：

• 只能使用單例類提供的方法得到單例對象，不要使用反射，否則將會實例化一個新對象。
• 不要做斷開單例類對象與類中靜態引用的危險操作。
• 多線程使用單例使用共享資源時，注意線程安全問題。

關於java中單例模式的一些爭議：

單例模式的對象長時間不用會被jvm垃圾收集器收集嗎看到不少資料中說：如果一個單例對像在內存中長久不用，會被jvm認為是一個垃圾，在執行垃圾收集的時候會被清理掉。對此這個說法，筆者持懷疑態度，筆者本人的觀點是：在hotspot虛擬機1.6版本中，除非人為地斷開單例中靜態引用到單例對象的聯接，否則jvm垃圾收集器是不會回收單例對象的。
對於這個爭議，筆者單獨寫了一篇文章進行討論，如果您有不同的觀點或者有過這方面的經歷請進入文章單例模式討論篇：單例模式與垃圾收集參與討論。

在一個jvm中會出現多個單例嗎
在分佈式系統、多個類加載器、以及序列化的的情況下，會產生多個單例，這一點是無庸置疑的。那麼在同一個jvm中，會不會產生單例呢？使用單例提供的getInstance()方法只能得到同一個單例，除非是使用反射方式，將會得到新的單例。代碼如下

Class c = Class.forName(Singleton.class.getName()); Constructor ct = c.getDeclaredConstructor(); ct.setAccessible(true); Singleton singleton = (Singleton)ct.newInstance();

這樣，每次運行都會產生新的單例對象。所以運用單例模式時，一定注意不要使用反射產生新的單例對象。

懶漢式單例線程安全嗎
主要是網上的一些說法，懶漢式的單例模式是線程不安全的，即使是在實例化對象的方法上加synchronized關鍵字，也依然是危險的，但是筆者經過編碼測試，發現加synchronized關鍵字修飾後，雖然對性能有部分影響，但是卻是線程安全的，並不會產生實例化多個對象的情況。

單例模式只有餓漢式和懶漢式兩種嗎
餓漢式單例和懶漢式單例只是兩種比較主流和常用的單例模式方法，從理論上講，任何可以實現一個類只有一個實例的設計模式，都可以稱為單例模式。

單例類可以被繼承嗎
餓漢式單例和懶漢式單例由於構造方法是private的，所以他們都是不可繼承的，但是其他很多單例模式是可以繼承的，例如登記式單例。

餓漢式單例好還是懶漢式單例好
在java中，餓漢式單例要優於懶漢式單例。 C++中則一般使用懶漢式單例。
單例模式比較簡單，在此就不舉例代碼演示了。