设计模式(5)——单例模式

单例（Singleton）模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

有一些对象其实我们只需要一个，比方说线程池、缓存、对话框、处理偏好设置和注册表的对象、日志对象、充当外设驱动程序的对象等等。使用单例模式可以确保它们只有一个实例会被创建，且提供了一个全局访问点，在需要时才创建对象，和全局对象一样方便，也不像全局变量一样在程序一开始就创建好对象。

单例模式的实现并不复杂，可以使用私有的构造函数+静态的getterInstance方法来完成。

public class Singleton {private static Singleton uniqueInstance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (uniqueInstance == null) {uniqueInstance = new Singleton();}return uniqueInstance;}
}

下面是单例模式的一个示例，该代码模拟了一个巧克力工厂用锅炉生产巧克力的过程，巧克力锅炉是一个只需要唯一实例的类。

public class ChocolateBoiler {private boolean empty;private boolean boiled;private static ChocolateBoiler uniqueInstance;private ChocolateBoiler() {empty = true;boiled = false;}public static ChocolateBoiler getInstance() {if (uniqueInstance == null) {System.out.println("Creating unique instance of Chocolate Boiler");uniqueInstance = new ChocolateBoiler();}System.out.println("Returning instance of Chocolate Boiler");return uniqueInstance;}public void fill() {if (isEmpty()) {empty = false;boiled = false;// fill the boiler with a milk/chocolate mixture}}public void drain() {if (!isEmpty() && isBoiled()) {// drain the boiled milk and chocolateempty = true;}}public void boil() {if (!isEmpty() && !isBoiled()) {// bring the contents to a boilboiled = true;}}public boolean isEmpty() {return empty;}public boolean isBoiled() {return boiled;}
}

public class ChocolateController {public static void main(String args[]) {ChocolateBoiler boiler = ChocolateBoiler.getInstance();boiler.fill();boiler.boil();boiler.drain();// will return the existing instanceChocolateBoiler boiler2 = ChocolateBoiler.getInstance();}
}

单例模式与多线程

在多线程环境中，使用get方法会出现取出多个实例的情况，与单例模式的初衷违背。解决方案：

声明synchronized关键字：运行效率低下，下一个线程想要取得对象，必须等上一个线程释放锁后，才可以继续执行。
使用同步代码块：与第一种方法一样同步运行，效率低下
针对某些重要的代码进行单独的同步：只对实例化对象的关键代码进行同步，还是有线程安全问题
使用DCL双检查锁机制：对实例对象加上volatile关键字，在关键代码块上对加了volatile关键字的实例变量的类加上synchronized锁，可以成功解决“懒汉模式”遇到的多线程问题。
使用静态内置类实现单例模式：可以实现和DCL相同的效果。

一个使用DCL的实例如下：

public class DCL {private volatile static DCL uniqueInstance;private DCL() {}public static DCL getInstance() {if (uniqueInstance == null) {synchronized (DCL.class) {if (uniqueInstance == null) {uniqueInstance = new DCL();}}}return uniqueInstance;}
}

public class DCLTest {public static void main(String[] args) {DCL dcl = DCL.getInstance();}
}

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