设计模式一：单例模式

单例模式定义通用代码注意事项单例模式优点单例模式缺点使用场景单例模式的扩展最佳实践参考

单例模式定义

确保类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例

通用代码

// 代码1 饿汉式单例 public class Singleton { private static final Singleton singleton = new Singleton(); // 限制产生多个对象 private Singleton() { } // 通过这个方法获取实例对象 public static Singleton getSingleton() { } // 类中其他方法，尽量是static public static void doSomething() { } }

注意事项

高并发时注意单例模式的线程同步问题，使用上面的通用代码不会产生线程同步问题。但是采用下面的代码就需要考虑线程同步

// 线程不安全的单例模式 代码2 public class Singleton { private static Singleton singleton = null; private Singleton() {} public static Singleton getSingleton() { if (singleton == null) singleton = new Singleton(); return singleton; } } 当线程A执行到singleton = new Singleton()，但还没有获得对象，对象初始化需要时间，线程B也执行到singleton == null，那么线程B获得判断条件为真。导致线程A，B分别获得一个对象，内存中存在两个对象。解决办法，在getSingleton方法前加synchronized关键字，称为懒汉式单例

单例模式优点

减少内存使用减少了系统的性能开销避免对资源的多重占用

单例模式缺点

一般没有接口，扩展困难对测试不利。在并行开发环境中，如果单例模式没有完成，不能进行测试，没有接口也不能使用mock方法虚拟一个对象。单例模式与单一职责原则有冲突。一个类应该只实现一个逻辑，而不关心它是否是单例的，是不是要单例取决于环境，单例模式把“要单例”和业务逻辑融合在一个类中

使用场景

要求生成唯一序列号的环境需要一个共享访问点，共享数据创建对象需要消耗的资源过多，如访问IO和数据库等需要定义大量的静态常量和静态方法（如工具类）的环境

单例模式的扩展

有上限的多例模式：要求一个类只产生两个对象

// 考虑到线程安全可用Vector代替ArrayList public class Emperor { // 定义最多产生几个实例数量 private static int maxNumOfEmperor = 2; // 每个皇帝都有名字，使用ArrayList来容纳，每个对象的私有属性 private static ArrayList<String> nameList = new ArrayList<String>(); // 定义一个列表，容纳所有的实例对象 private static ArrayList<Emperor> emperorList = new ArrayList<Emperor>(); // 当前皇帝的序号 private static int countNumOfmperor = 0; // 产生所有的对象 static { for (int i = 0; i < maxNumOfEmperor; i++) { emperorList.add(new Emperor("皇"+(i + 1)+"帝")); } } // 不允许外部代码实例化该类 private Emperor() {} // 传入皇帝名字，建立一个皇帝对象 private Emperor(String name) { nameList.add(name); } // 随机返回一个皇帝对象 public static Emperor getInstance() { Random random = new Random(); countNumOfmperor = random.nextInt(maxNumOfEmperor); return emperorList.get(countNumOfmperor); } // 皇帝发话 public static void say() { System.out.println(nameList.get(countNumOfmperor)); } }

最佳实践

使用单例模式需要注意JVM的垃圾回收机制，如果一个单例对象在内存长时间不用，JVM会认为这是一个垃圾而回收，在下次知道用时需要重新产生一个对象。如果单例模式的类是有状态值的，如计数器，那么会出现恢复原状的情况。解决办法如下 使用容器管理单例的生命周期 Java EE容器或者框架级容器（Spring等）可以让对象长久驻留内存状态随时记录 可以使用异步记录的方式，或者观察者模式，确保即使单例对象重新初始化也能从资源环境获得销毁前的数据。

参考

《设计模式之禅》