设计模式｜单例模式
在软件开发过程中经常会遇到一个类只需要一个对象，我们在整个程序的运行过程中仅使用这个对象完成一部分功能，这种类的设计有一个传统的名字——单例模式。单例模式体现了功能的高内聚，单例独自拥有系统的一部分功能，通过单例对象在系统的任何地方调用方法，也就统一管理了系统的这部分功能。
单例在前后端都用得很多。从前端来说，JS 中的 window 对象、document 对象都是某个网页的单例，它们集中管理着网页窗口和网页功能的 API，Vue 中的 Vuex 也是单例的；从后端来说，连接池对象可以是单例的，网站计数器也是单例的。
下面介绍三种经典的单例。
饿汉单例
饿汉单例的对象在类被加载的时候就会被初始化好，这样能避免多线程时多次创建对象的问题。不好的一点是，无论用不用这个类（只要一 import）它就初始化了，因此相比于懒汉单例，在导入却不使用时会浪费存储空间。
1public class Singleton {
2 private static Singleton instance = new Singleton();
3
4 private Singleton() {
5 System.out.println("Singleton instance has init.");
6 }
7
8 public static Singleton getInstance(){
9 return instance;
10 }
11
12 public void find(){
13 //do operate
14 System.out.println("you do a find operate.");
15 }
16}
懒汉单例
一
懒汉单例在第一次使用时才进行初始化。这种初始化在多线程环境下会多创建对象，这是不符合单例模式的逻辑的（虽然在之后多次调用返回同一个对象），解决方法是加锁。
1/**
2 * 单例-懒汉
3 * getInstance() 方法在多线程环境下可能会出现线程安全问题
4 */
5public class Singleton {
6 private static Singleton instance;
7
8 private Singleton() {
9 System.out.println("Singleton instance has init.");
10 }
11
12 /**
13 * 线程不安全
14 */
15 public static Singleton getInstance() {
16 if(null == instance){
17 instance = new Singleton();
18 }
19 return instance;
20 }
21
22 public void find() {
23 //do operate
24 System.out.println("you do a find operate.");
25 }
26}
二
对方法加锁，采用双 if 判断保障仅初始化一个对象。如果用一个 if 仍不能保证只创建一个对象，这时需要双 if 判断。当多条线程同时进入 if 语句，一个线程拿到锁，其他线程进入阻塞状态；如果在锁中不加以判断 instance 是否为空，其他线程拿到锁仍会创建对象。
1/**
2 * 单例-懒汉 线程安全
3 */
4public class Singleton2 {
5 private static Singleton2 instance;
6 private static int count = 0;
7 private static Object lock = new Object();
8
9 private Singleton2() {
10 System.out.println("Singleton2 instance has init.---" + (++count));
11 }
12
13 /**
14 * 加锁, 双重if, 保证只初始化一个对象
15 */
16 public static Singleton2 getInstance() {
17 if (instance == null) {
18 synchronized (lock) {
19 if(instance==null){
20 instance = new Singleton2();
21 }
22 }
23 }
24 return instance;
25 }
26
27 public void find() {
28 //do operate
29 System.out.println("you do a find operate.");
30 }
31}
枚举单例
枚举是通过 JVM 的机制来保证使用的时候对象已被初始化且只有一个对象，这个可以确保在多线程环境下只初始化一个对象。这种单例是《Effective Java》所提倡的。
1public enum EnumSingleton {
2 instance();
3
4 EnumSingleton(){
5 System.out.println("EnumSingleton has init.");
6 }
7
8 public void find() {
9 //do operate
10 System.out.println("you do a find operate.");
11 }
12}
总结
简单总结下使用单例的情况:
- 当类只能有一个实例，而且第三方可以从一个公共的访问点访问它时
- 当一个唯一的实例可以通过子类化来扩展，而且第三方要在不更改代码的情况下就能使用一个扩展的实例时