单件模式（单例模式）

【0】README

0.1）本文部分描述转自 “head first 设计模式”，旨在学习单件模式（单例模式）的相关知识及其应用；

【1】单件模式

1.0）单件模式的应用背景：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，注册表等的对象，这都可以通过单件模式来解决；

1.1）定义：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点；

1.2）全局变量的缺点：如果将对象赋值给一个全局变量，那么你必须在程序一开始就创建好对象，对吧？万一这个对象非常耗费资源，而程序在这次的执行过程中又一直没有用到它，不就形成浪费了嘛？（干货——使用全局变量可能出现的问题）

【2】剖析经典的单件模式实现

public class Singleton {private static Singleton uniqueInstance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (uniqueInstance == null) {uniqueInstance = new Singleton();}return uniqueInstance;}// other useful methods herepublic String getDescription() {return "I'm a classic Singleton!";}
}

对以上的代码的分析（Analysis）：

A1）如果该对象不存在，我们就利用私有构造器产生一个 Singleton 实例并把它赋值到 uniqueInstance 静态变量中。

A2）注意：如果我们不需要这个实例，它就永远不会产生。这就是“延迟实例化”；（干货——延迟实例化）

A3）看看它的类图： getInstance()方法是静态的，这意味着它是一个类方法，所以可以在代码的任何地方使用 Singleton.getInstance() 访问它。这和访问全局变量一样简单，只是多了一个优点：单件可以延迟实例化；

【3】并发访问实例方法（处理多线程）

3.0）多线程访问实例方法所遇到的问题：返回了两个不同对象object1 和 object2，多线程访问的细粒度steps 如下所示:

3.1）把 getInstance() 变成同步（synchronized）方法，解决并发问题；

public class ConcurrencySingleton {private static ConcurrencySingleton uniqueInstance;private ConcurrencySingleton() {}public static synchronized ConcurrencySingleton getInstance() {if (uniqueInstance == null) {uniqueInstance = new ConcurrencySingleton();}return uniqueInstance;}// other useful methods herepublic String getDescription() {return "I'm a classic Singleton!";}
}

3.2）加上 synchronized后的性能问题：显然，这样会降低同步的性能，这引入了另一个问题；

问题详述：这个问题比你想象的还要严重，因为只有第一次执行此方法时，才真正需要同步。换句话说，一旦设置好uniqueInstanc 变量，就不再需要同步这个方法了。之后每次调用这个方法，同步都是一种累赘，显著地降低了程序性能；（因为当多个线程并发访问 getInstance 方法的时候，有且只有一个线程能够获得同步锁，访问方法成功，某个线程访问成功后，其他线程才有可能去访问该方法，此时叫串行访问而不是并行访问了）；

3.3）solution（多线程下的单件模式）：

s1）如果getInstance() 的性能对应用程序不是很关键，就什么也别做；（不用加 synchronized关键字）；

s2）使用急切创建实例，而不用延迟实例化的做法；（干货——比较急切实例化和延迟实例化的区别）
public class Singleton {private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return uniqueInstance;}
s3）使用双重检查加锁，在 getInstance()中减少使用同步：利用双重检查加锁，首先检查是否实例对象已经创建了，如果没有创建，才进行同步。这样一来，也就只有第一次才会同步，这正是我们想要的；（干货——我个人推荐使用这个加锁机制）
public class ConcurrencySingletonV2 {private volatile static ConcurrencySingletonV2 uniqueInstance;private ConcurrencySingletonV2() {}// 只有第一次才执行全部代码，否则跳转到 return 语句行public static ConcurrencySingletonV2 getInstance() {if (uniqueInstance == null) { // 第一次检查 synchronized (ConcurrencySingletonV2.class) {if (uniqueInstance == null) { // 第二次检查：进入同步块后，如果实例仍然是null，才创建实例uniqueInstance = new ConcurrencySingletonV2();}}}return uniqueInstance;}
}
Attention）Volatile 关键字：为实例域的同步访问提供了一种免锁机制，如果说明一个域为 volatile，那么编译器和虚拟机就知道该域是可能被另一个线程并发更新的；