淺析Java中的23種設計模式之----單例模式
單例模式作為23種設計模式之一，有著它特定的需求場景，比如一些內部資料結構不需要發生變化的例項（一些工具類）。
單例模式的核心就是隻允許有一個該類的靜態例項，並且這個靜態例項必須由這個類自己對外提供，也就是說只能由這個類自己例項化自己。由於只允許這個類例項化自己，就意味著我們在其他類裡不能使用new關鍵字為這個類例項化，所以這個類的建構函式應該用private修飾。
單例模式分為三種模式，分別為餓漢式，懶漢式，靜態內部類。
1.餓漢式
餓漢式單例中，類在一進入記憶體就完成了對自身靜態例項的初始化，永久駐存在記憶體中。所以即使有多個執行緒在同一時刻呼叫該類的獲取例項方法，也不會存在該物件再次被初始化的情況。餓漢式是執行緒安全的。
餓漢例項
package com.huang.Instance;
//餓漢模式
public class HungryInstance {
private HungryInstance(){};
private static HungryInstance hungryInstance = new HungryInstance();
public static HungryInstance getInstance(){
return hungryInstance;
}
}獲取該例項只需要通過HungryInstance.getInstance()方法即可獲得該類的唯一靜態例項。
2.懶漢式
在懶漢式單例中，類不會在被載入進記憶體的時候直接將自身例項初始化，而是在對外提供的獲取例項的方法內進行初始化。具體實現如下
package com.huang.Instance; //懶漢模式 public class LazyInstance { private LazyInstance() { }; private static LazyInstance lazyInstance = null; public static LazyInstance getInstance() { if (lazyInstance == null) { lazyInstance = new LazyInstance(); } return lazyInstance; } }
看上去沒什麼問題，相較於餓漢模式也只是例項化時間不同而已，的確，在單執行緒的情況下，餓漢式和懶漢式沒有區別，但是在多執行緒下懶漢式會存線上程安全問題，通過getInstance方法提供的例項將不再是唯一例項，違背了單例模式的設計原則。下面是一個多執行緒測試類：
package com.huang.test;
import com.huang.Instance.LazyInstance;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//執行緒1
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(LazyInstance.getInstance());
}
}).start();
//執行緒2
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(LazyInstance.getInstance());
}
}).start();
//執行緒3
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(LazyInstance.getInstance());
}
}).start();
}
}
該測試類的main方法中有三個執行緒，分別會打印出它們所獲取到的例項在堆（heap）中的記憶體地址，讓我們來看一下結果：
很明顯記憶體地址發生了變化，這是因為執行緒的執行速率非常快，快過了例項化的速率。比如執行緒1進入getInstance的if條件語句，條件成立開始例項化，此時執行緒2也進入if條件語句，由於執行緒1還未完成例項化，所以建立的物件依舊為null，所以執行緒2的if條件也成立，也會進行例項化，在getInstance方法中加入執行緒睡眠會將問題放大的更清晰。
package com.huang.Instance;
//懶漢模式
public class LazyInstance {
private LazyInstance() {
};
private static LazyInstance lazyInstance = null;
public static LazyInstance getInstance() {
if (lazyInstance == null) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
lazyInstance = new LazyInstance();
}
return lazyInstance;
}
}
輸入的結果：
這個時候我們就需要通過執行緒鎖+雙重判斷的方式來確保所提供的例項是全域性唯一的，具體方式如下：
package com.huang.Instance;
//懶漢模式
public class LazyInstance {
private LazyInstance() {
};
private static LazyInstance lazyInstance = null;
public static LazyInstance getInstance() {
if (lazyInstance == null) {
//確保鎖的物件應該是類物件，而不是例項，同一時刻只能有一個執行緒訪問這個類。
synchronized (LazyInstance.class) {
if (lazyInstance == null) {
lazyInstance = new LazyInstance();
}
}
}
return lazyInstance;
}
}
現在就不會出現例項多次被初始化的情況了。
懶漢式存線上程安全問題，即在多執行緒的情況下可能會出現例項多次被建立的情況，因此不推薦使用懶漢式。如果使用了懶漢式，需要加同步鎖來解決執行緒安全問題。
3.靜態內部類
靜態內部類也是執行緒安全的，具體實現如下：
package com.huang.Instance;
//靜態內部類實現
public class InnerClassInstance {
private InnerClassInstance() {
};
private static class InnerClass{
private static InnerClassInstance innerClassInstance = new InnerClassInstance();
}
public InnerClassInstance getInstance(){
return InnerClass.innerClassInstance;
}
}
在getInstance方法中會先將靜態內部類InnerClass載入入記憶體，在載入的同時完成例項化。
單例模式可以減少程式碼中new關鍵字的出現，減少程式對記憶體的佔用。但是對於擴充套件顯得非常的困難，對於一些需要增加屬性或方法的類，只能通過修改類的程式碼來實現。