设计模式-单例模式

单例模式

保证一个类只有一个实例，并提供一个访问该实例的全局节点。

为啥要保证一个类只有一个实例？

如控制某些共享资源的访问权限，例如数据库或文件；
如为避免频繁创建一个可复用的对象，需要仅在首次时初始化；

怎么保证一个类只有一个实例？

懒汉式

静态内部类

巧妙利用Java类加载机制，保证多线程环境下的线程安全性。当一个类被加载时，其静态内部类是不会同时被加载的，只有第一次被调用时才会初始化，而且不能通过反射的方式获取内部的属性。

public class Singleton{
	private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonInstance.instance;
    }

    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }
}
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双重检锁

在多线程环境下，为了提高实例初始化的性能，不是每次获取实例时在方法上加锁，而是当实例未创建时才会加锁。
这里使用volatile对instance进行修饰，是因为volatile禁止指令重排，保证了线程安全性。
创建一个对象的步骤非原子操作，大致可以分为3部分，
（1）给instance分配内存
（2）调用实例Singleton的构造函数初始化instance
（3）将instance指向分配的内存地址
在多线程情况下，假设A线程执行创建instance的操作，对于B线程有俩种状态，（1）（2）下为null, (3)下为非null；在创建对象不是一个原子操作的前提下，CPU为提高运行效率，可能会对3个操作进行指令重排，如果重排后指令执行顺序是1，3，2，那么B线程获取到instance状态。是未赋值下的状态，即可能是null
volatile禁止指令重排，通过添加读屏障和写屏障，保证在该变量不会把其后面的指令重排到内存屏障之前，不会把其前面的指令重排到内存屏障之后。

public class Singleton{
	private volatile static Singleton instance;

    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(this){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
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饿汉式

类加载的时候就创建实例，使用私有构造函数实现全局单个实例的初始化，并使用public static final修饰，实现延迟加载和保证线程安全性。

public class Singleton{
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}
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枚举式

它能够保证序列化和反序列化过程中实例的唯一性，而且不用担心线程安全问题。

public enum Singleton {

    SERVICE_A {

        @Override

        protected void hello() {

            System.out.println("hello, service A");

        }

    },

    SERVICE_B {

        @Override

        protected void hello() {

            System.out.println("hello, service B");

        }

    };

    protected abstract void hello();

}
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参考链接

单例设计模式
Netty中的设计模式
Java并发编程