设计模式之单例模式

单例模式

一个单一���类，负责创建自己的对象，同时确保系统中只有单个对象被创建。

单例模式是指确保一个类在任何情况下都只有一个实例，并且提供一个访问该单例的全局访问点。

单例特点：

• 某个类只能有一个实例；（构造器私有）
• 它必须自行创建这个实例；（自己编写实例化逻辑）
• 它必须自行向整个系统提供这个实例；（对外提供实例化 方法）

  分类

  饿汉式单例

  优点：在类加载的时候，instance 静态实例就已经创建并初始化好了，所以，instance实例的创建过程是线程安全的，执行效率高，性能好，没有锁。

  缺点：因为不支持延迟加载，如果实例占用的资源多（比如占用内存多）或初始化耗时长（比如需要加载各种配置文件），提前初始化实例是一种浪费资源的行为。

  java 代码：

  public class HungrySingleton {    private static final HungrySingleton instance = new HungrySingleton();    private HungrySingleton() {    }    public static HungrySingleton getInstance() {        return instance;    }}

  懒汉式单例（DCL）

  优点：支持延迟加载，节省内存，线程安全。

  缺点：代码可读性差，可通过反射破坏单例模式。

  public class Person {    private String name;    private String age;    private volatile static Person instance;    // 构造器私有化，外部不能实例化    private Person() {    }    // 提供给外部的方法    public static Person getInstance() {        if (instance == null) {            synchronized (Person.class) {                if (instance == null) {                    instance = new Person();                }            }        }        return instance;    }}

  静态内部类（单例）

  优点：使用时才会加载，而且静态内部变量只加载一次所以线程安全，性能高，避免内存浪费。

  缺点：代码不够优雅。

  public class StaticInnerClassLazySingleton {    // 防止反射破坏    private StaticInnerClassLazySingleton() {        if (Objects.nonNull(StaticInnerSingleton.INSTANCE)) {            throw new RuntimeException("禁止非法访问");        }    }    private static class StaticInnerSingleton{        public static final StaticInnerClassLazySingleton INSTANCE = new StaticInnerClassLazySingleton();    }    public static StaticInnerClassLazySingleton getInstance() {        return StaticInnerSingleton.INSTANCE;    }}

  原理：是利用了 Java 静态内部类的特性，即外部类加载时不会加载内部类，只有在使用到内部类时才会加载。因此，在第一次调用获取实例的方法时，才会加载静态内部类，并创建并初始化一个静态的实例对象，然后返回这个实例。

  枚举类（单例）

  优点：线程安全，不用担心反射破坏单例模式，性能高，没有任何锁。

  缺点：枚举类占用内存多

  public enum EnumSingleton {    Enum_Singleton;    private Object singletonTonData;    public Object getSingletonTonData() {        return singletonTonData;    }    public void setSingletonTonData(Object singletonTonData) {        this.singletonTonData = singletonTonData;    }}

  原理：是利用了Java枚举类型本身的特性，即枚举类型在加载时就会创建所有的枚举常量，并且保证了线程安全性和唯一性。

  ThreadLocal（单例）

  优点：通过线程隔离实现线程安全，性能高。

  缺点：同个线程下的单例，以空间换时间。

  public class ThreadLocalSingleton {    private static final ThreadLocal threadLocalSingleton = new ThreadLocal() {        @Override        protected ThreadLocalSingleton initialValue() {            return new ThreadLocalSingleton();        }    };    private ThreadLocalSingleton() {    }    public static ThreadLocalSingleton getInstance() {        return threadLocalSingleton.get();    }}

  什么场景用到？

  • 多线程中的线程池
  • 数据库的连接池
  • 系统环境信息
  • 上下文（ServletContext）

    面试问题

    • 系统环境信息（System.getProperties()）？
    • Spring中怎么保持组件单例的
    • ServletContext是什么？是单例嘛？怎么保证？
    • ApplicationContext是什么？是单例嘛？怎么保证？
    • 数据库连接池一般怎么创建出来的，怎么保证单实例？