代码已上传至Github，有兴趣的同学可以下载来看看：https://github.com/ylw-github/Java-DesignMode
1. 什么是单例
保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该全局访问点
2.单例应用场景
- Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式（这个很熟悉吧），想想看，是不是呢，你能打开两个windows task manager吗？
- windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。
- 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
- 应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
- Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。
- 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的，因为何用单例模式来维护，就可以大大降低这种损耗。
- 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
- 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
- HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式，所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例.
3.单例优缺点
3.1 优点
- 在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例。
- 单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
- 提供了对唯一实例的受控访问。
- 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以 节约系统资源，当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
- 允许可变数目的实例。
- 避免对共享资源的多重占用。
3.2 缺点
- 不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
- 由于单例中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
- 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
- 滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。
4.单例创建方式
单例创建的方式分为如下几种：
- 饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。
- 懒汉式: 类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。
- 静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。
- 枚举单例 : 使用枚举实现单例模式， 优点是实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞， 缺点没有延迟加载。
- 双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用)。
4.1 饿汉式
package com.ylw.designmode.singleinstance; //饿汉式 public class SingletonDemo01 { // 类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高 private static SingletonDemo01 singletonDemo01 = new SingletonDemo01(); private SingletonDemo01() { System.out.println("SingletonDemo01初始化"); } public static SingletonDemo01 getInstance() { System.out.println("getInstance"); return singletonDemo01; } public static void main(String[] args) { SingletonDemo01 s1 = SingletonDemo01.getInstance(); SingletonDemo01 s2 = SingletonDemo01.getInstance(); System.out.println(s1 == s2); } }
运行结果：
SingletonDemo01初始化 getInstance getInstance true
4.2 懒汉式
package com.ylw.designmode.singleinstance; public class SingletonDemo02 { //类初始化时，不会初始化该对象，真正需要使用的时候才会创建该对象。 private static SingletonDemo02 singletonDemo02; private SingletonDemo02() { } public synchronized static SingletonDemo02 getInstance() { if (singletonDemo02 == null) { singletonDemo02 = new SingletonDemo02(); } return singletonDemo02; } public static void main(String[] args) { SingletonDemo02 s1 = SingletonDemo02.getInstance(); SingletonDemo02 s2 = SingletonDemo02.getInstance(); System.out.println(s1 == s2); } }
运行结果：
true
4.3 静态内部类
public class SingletonDemo03 { private SingletonDemo03() { System.out.println("初始化.."); } public static class SingletonClassInstance { private static final SingletonDemo03 singletonDemo03 = new SingletonDemo03(); } // 方法没有同步 public static SingletonDemo03 getInstance() { System.out.println("getInstance"); return SingletonClassInstance.singletonDemo03; } public static void main(String[] args) { SingletonDemo03 s1 = SingletonDemo03.getInstance(); SingletonDemo03 s2 = SingletonDemo03.getInstance(); System.out.println(s1 == s2); } }
运行结果：
getInstance 初始化.. getInstance true
优势 ：兼顾了懒汉模式的内存优化（使用时才初始化）以及饿汉模式的安全性（不会被反射入侵）。
劣势 ：需要两个类去做到这一点，虽然不会创建静态内部类的对象，但是其 Class 对象还是会被创建，而且是属于永久带的对象。
4.4 枚举方式
枚举本身是单例的，一般用于项目中定义常量。
package com.ylw.designmode.singleinstance; public enum UserEnum { HTTP_200(200, "请求成功"), HTTP_500(500, "请求失败"); private Integer code; private String name; UserEnum(Integer code, String name) { this.code = code; this.name = name; } public Integer getCode() { return code; } public void setCode(Integer code) { this.code = code; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } public class TestEnum { public static void main(String[] args) { System.out.println(UserEnum.HTTP_200.getCode()); } }
使用枚举实现单例模式
优点: 实现简单、枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞。
缺点：没有延迟加载
package com.ylw.designmode.singleinstance; public class SingletonDemo04 { public static SingletonDemo04 getInstance() { return UserEnum1.INSTANCE.getInstance(); } private static enum UserEnum1 { INSTANCE; // 枚举元素为单例 private SingletonDemo04 user; private UserEnum1() { System.out.println("SingletonDemo04"); user = new SingletonDemo04(); } public SingletonDemo04 getInstance() { return user; } } public static void main(String[] args) { SingletonDemo04 u1 = SingletonDemo04.getInstance(); SingletonDemo04 u2 = SingletonDemo04.getInstance(); System.out.println(u1 == u2); } }
4.5 双重检测锁
package com.ylw.designmode.singleinstance; public class SingletonDemo05 { private SingletonDemo05 singletonDemo05; private SingletonDemo05() { } public SingletonDemo05 getInstance() { if (singletonDemo05 == null) { synchronized (this) { if (singletonDemo05 == null) { singletonDemo05 = new SingletonDemo05(); } } } return singletonDemo05; } }
4.6 单例如何防止反射漏洞攻击
在构造函数中，只能允许初始化化一次即可。
package com.ylw.designmode.singleinstance; public class SingletonDemo06 { private static boolean flag = false; private SingletonDemo06() { if (flag == false) { flag = !flag; } else { throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！"); } } public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException { Class<?> demo = Class.forName("com.ylw.designmode.singleinstance.SingletonDemo06"); Object o = demo.newInstance(); Class<?> demo1 = Class.forName("com.ylw.designmode.singleinstance.SingletonDemo06"); Object o1 = demo.newInstance(); } }
运行结果:
4.7 如何选择单例创建方式
如果不需要延迟加载单例: 可以使用枚举或者饿汉式，相对来说枚举性好于饿汉式。
如果需要延迟加载:可以使用静态内部类或者懒汉式，相对来说静态内部类好于懒汉式。
总结
