單例模式原理
什麼是單例物件？
有些物件我們只需要一個如執行緒池、快取dataSource、硬體裝置等。如果有多個例項會造成相互衝突、結果不一致的問題，畢竟你有我也有，但是你有的和我有的不一定真的一模一樣，是同一個。使用單例模式可以確保一個類最多隻有一個例項，並提供一個全域性的訪問點。
public class Test {
public class ABC {
public ABC() {
}
// private ABC() { //為這個內部類申明私有的構造方法，外部則無法通過new初始化，只能類自己初始化
// }
// ABC n1 = new ABC();
}
public class CDB {
public CDB() {
ABC n1, n2;
n1 = new ABC();
n2 = new ABC();
System.out.println("CBD: " + (n1 == n2)); //false
}
}
public static void main(String[] args) {
ABC n1, n2;
n1 = new Test().new ABC();
n2 = new Test().new ABC();
System.out.println("main: " + (n1 == n2)); //false
new Test().new CDB();
}
}
複製程式碼那麼有什麼方法可以使得每次new出來的物件都是同一個呢，看看下面單例模式類圖,就可以找到一些思路了！
| Singleton(單例) | |
|---|---|
| static uniqueInstance（靜態的唯一物件申明） | |
| private singleton() (私有的例項化方法) | |
| static getInstance() (全域性訪問點) |
編碼實戰
瞭解了上面的內容，我們來寫一個簡單的單例模式程式碼，程式碼如下：
public class Singleton {
private static Singleton uniqeInstance = null; //靜態變數
private Singleton() { // 私有的構造方法，外部無法使用
}
public static Singleton getInstance() {
if (uniqeInstance == null) {
uniqeInstance = new Singleton();
}
return uniqeInstance;
}
}
複製程式碼靜態變數由於不屬於任何例項物件，是屬於類的，所以在記憶體中只會有一份，在類的載入過程中，JVM為靜態變數分配一次記憶體空間。
===> Java之static靜態關鍵字詳解
這個場景我們想象一下：一個食品工廠，工廠只有一個，然後工廠裡也只有一個鍋，製作完一批食品才能製作下一批，這個時候我們的食品工廠物件就是單例的了，下面就是模擬實現的程式碼,程式碼的單例實現和上面的簡單實現不同，做了優化處理，稍後會解釋為什麼要優化
public class ChocolateFactory {
private boolean empty; // 空鍋
private boolean boiled; // 加熱
public volatile static ChocolateFactory uniqueInstance = null;
private ChocolateFactory() {
empty = true; // 鍋是空的
boiled = false; // 還沒加熱
}
public static ChocolateFactory getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
synchronized (ChocolateFactory.class) {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new ChocolateFactory();
}
}
}
return uniqueInstance;
}
// 第一步裝填
public void fill() {
if (empty) { // 鍋是空的
// 新增原料巧克力動作
empty = false; // 鍋裝滿了，不是空的
boiled = false; // 還沒加熱
}
}
// 第三步倒出
public void drain() {
if ((!empty) && boiled) { // 鍋不是空的，已經加熱
// 排出巧克力動作
empty = true; //出鍋，鍋空了
}
}
// 第二步加熱
public void boil() {
if ((!empty) && (!boiled)) { // 鍋不是空的，沒加熱
// 煮沸
boiled = true; // 已經加熱
}
}
}
複製程式碼單例模式的問題及優化
問題
在多執行緒的情況下，會有時間片的概念，cpu競爭，這剛好就是單例模式可能會發生問題的時候，會發生什麼樣的問題呢？以食品加工廠程式碼為例
public synchronized static ChocolateFactory getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new ChocolateFactory();
}
return uniqueInstance;
}
複製程式碼在多執行緒情況下會例項化出兩個物件
優化解決
同步（synchronized）getInstance方法
執行緒1執行到if (uniqueInstance == null)，被執行緒2搶走了執行權，此時執行緒1還沒有new物件；執行緒2同樣來到if (uniqueInstance == null)，發現沒有物件例項，也打算例項化物件；最後執行緒1執行緒2都會執行uniqueInstance = new ChocolateFactory();此時可以在getInstance()方法前加上synchronized修飾符同步方法，但是在多執行緒呼叫比較頻繁的時候，這種方式比較耗費效能。
“急切”建立例項
public class ChocolateFactory {
public static ChocolateFactory uniqueInstance = new ChocolateFactory(); //“急切”建立例項
public static ChocolateFactory getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new ChocolateFactory();
}
return uniqueInstance;
}
}
複製程式碼public static ChocolateFactory uniqueInstance = new ChocolateFactory();在應用啟動的時候就載入初始化一次例項物件，這個時候多執行緒呼叫永遠也只會有一個例項，因為if (uniqueInstance == null)的結果一直是false；但如果這對單例物件在應用中沒有地方用到，使用這種方式則耗費掉了一些記憶體空間
雙重檢查加鎖（最佳）
public class ChocolateFactory {
//用volatile修飾的變數，執行緒在每次使用變數的時候，都會讀取變數修改後的最的值。
public volatile static ChocolateFactory uniqueInstance = null;
public static ChocolateFactory getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
synchronized (ChocolateFactory.class) {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new ChocolateFactory();
}
}
}
return uniqueInstance;
}
}
複製程式碼首先public volatile static ChocolateFactory uniqueInstance = null;沒有在應用啟動的時候就初始化物件，節省了記憶體；其次synchronized修飾的程式碼塊是再if (uniqueInstance == null) {}判斷裡面的，只有符合條件才會進入同步方法，減少了效能消耗。
補充
