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写在前边：辛辛苦苦写了好几天终于能有一篇发到首页上了，其中的艰辛就不必多说了，我不是专家不发能首页，好多文章博乐也都不看，比起首页上那些空洞无味的文章，我觉得我的博客对一部分人能起到帮助的作用，如果您觉得我写的还可以就顶一下吧，您的支持是我最大的动力！

一、模式定义

单例模式(Singleton Pattern)：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它

提供全局访问的方法。

单例模式的要点有三个：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。单例模式

是一种对象创建型模式。单例模式又名单件模式或单态模式。

二、模式结构

我们可以看到单例模式与我们之前所讲的工厂模式不同，它只有一个Singleton角色，并且这个类自行创建自己的实例，并向系统提供这个实

例，可以注意到我没有在图中吧实例的建造个数限制为1个，这一点我们后边会讲到多例模式。

单例模式分为懒汉式的和饿汉式，有的地方也会讲登记式的单例模式，下面我们就一起来学习一下这三种单例模式。

三、饿汉式的单例模式

饿汉式单例模式是Java语言中实现起来最为简单的单例模式，我们通过代码来看一下。

package com.designpattern.singleton;public class EagerSingleton {
       /**     * 直接创建一个本类的对象     */    private static final EagerSingleton eagerSingleton = new EagerSingleton();    /**     * 覆盖默认的构造方法，将默认的构造方法声明为私有的，防止其他类直接创建对象     */    private EagerSingleton(){}    /**     * 提供一个工厂方法来返回本类的唯一对象     * @return     */    public static EagerSingleton getInstance(){        return eagerSingleton;    }}

饿汉式单例模式就是一开始就自己创建一个私有的静态的本类对象，当这个类被加载时，静态变量eagerSingleton就会被初始化，这时这个

类的私有构造方法就会被调用。这个时候，单例类的唯一实例就被创建出来了。但需要获得单例类的对象是就调用getInstance方法。

需要注意的一点就是单例类的构造方法一定要声明为私有的，否则其他类就可以利用构造方法直接创建对象，使单例类不再是只有一个唯一

的实例。

另外，值得一提的是，由于构造方法是私有的，因此此类不能被继承。

饿汉式单例模式在自己加载时就将自己实例化，所以从资源利用效率的角度来讲，饿汉式单例模式不如懒汉式单例模式节省资源，但是饿汉

式单例模式的速度更快一些。

四、懒汉式的单例模式

懒汉式单例模式与饿汉式稍有不同，下面看一下代码：

package com.designpattern.singleton;public class LazySingleton {
       /**     * 单例类的唯一实例，但是不是加载时初始化     */    private static LazySingleton lazySingleton = null;    /**     * 覆盖原有的默认构造方法，声明为私有的，防止其他类直接使用构造方法创建单例类对象，同时也使子类无法继承     */    private LazySingleton() {    }    /**     * 线程互斥的获取实例     * @return     */    public static synchronized LazySingleton getInstance() {        /**         * 如果实例为空就创建实例，创建的语句只会执行一次         */        if (lazySingleton == null) {            lazySingleton = new LazySingleton();        }        return lazySingleton;    }}

从代码我们可以看出，懒汉式单例模式的创建对象是在第一次企图获得单例类的对象时。另外我们再getInstance方法中使用了

synchronization关键字，这是防止出现race condition，使两个线程new出来两个单例类的实例。构造方法同样是私有的，这也决定了子类

不能继承自这个类。

懒汉式单例模式与饿汉式单例模式相比，更节省资源，但是必须处理好在多个线程同时首次引用此类时的访问限制问题，特别是当单例类作

为资源控制器在实例化时必然涉及资源初始化，而资源初始化很有可能耗费时间，这就意味着出现多个线程同时首次引用此类的几率变得较

大。

五、登记式的单例模式

为了克服饿汉式单例模式以及懒汉式单例模式类均不可继承的缺点，产生了一种新的模式——登记式单例模式。

登记式的单例模式中父类中有一个集合，用来存储所有的子类的实例，当一个子类创建时，必须在父类的中登记，也就是把自己的实例加入

到父类的集合中，当其他类想要获取子类的实例时，就到父类的集合中查找，找到了就返回，如果找不到就创建这个子类的唯一实例。

这是父类的代码。

package com.designpattern.singleton;import java.util.HashMap;public class RegSingleton {
       /**     * 建立一个HashMap来存储子类的完整类名和子类的实例     */    private static HashMap registry = new HashMap
   
    ();     /**     * 首先将本类的实例加入到HashMap中     */    static{        RegSingleton x = new RegSingleton();        registry.put(x.getClass().getName(), x);    }    /**     * 构造方法不再是private的了，所以子类可以继承了     */    protected RegSingleton(){    }    /**     * 根据子类传来的类名返回相应的实例     * @param name 想要获得的类的完整类名     * @return     */    public static RegSingleton getInstance(String name){        /**         * 提供默认的类         */        if(name == null){            name = "com.designpattern.singleton.RegSingleton";        }        /**         * 第一次引用这个类时创建类的实例，利用了反射机制         */        if(registry.get(name) == null){            try{                registry.put(name, Class.forName(name).newInstance());            }catch(Exception e){                e.printStackTrace();            }        }        /**         * 返回子类想要的类的实例         */        return (RegSingleton)registry.get(name);    }}
   

这是子类的代码。

package com.designpattern.singleton;public class RegSingletonChild extends RegSingleton{
       /**     * 构造方法必须是公有的，否则父类无法产生子类的对象     */    public RegSingletonChild(){}    /**     * 工厂方法，获取本类的唯一实例，实际上是借助了父类的getInstance方法     * @return     */    public static RegSingletonChild getInstance(){        return (RegSingletonChild)RegSingleton.getInstance("com.designpattern.singleton.RegSingletonChild");    }}

登记式的单例模式解决了懒汉式和饿汉式不能继承的缺点，但是子类中的构造方法变为了public的，所以其他类可以直接通过构造方法创建

类的实例而不用向父类中登记，这是登记式单例模式最大的缺点。

六、什么情况下使用单例模式

• 系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器，或者需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象。
• 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。
• 在一个系统中要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来，如果一个类可以有几个实例共存，就需要对单例模式进行改进，

使之成为多例模式

可能有人会将一个系统中需要的“全局”变量放在一个单例类中，这样做是不对的。首先，单例模式针对的是只能有一个实例的类而不是变

量，其次一个设计得当的系统就不应该有所谓的“全局”变量，这些变量应该放到他们所描述的实体所对应的类中去。将这些变量从他们的

实体类中抽出来，放到一个不相干的单例类中去，使得这些变量产生错误的依赖关系和耦合关系。

在资源方面管理方面，单例模式用的更多，比如一台计算机连接着一台打印机，那么这个打印机就只有一台，也只应该有一个实例，试想如

果有两个打印机的实例，这两个实例同时操控打印机会出现什么情况，打出来的东西将是乱七八糟的。

所以应该在合适的情况下合理的使用设计模式，而不是一味的追求一个系统利用了多少模式。

七、单例模式的优点和缺点

单例模式的优点：

• 提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它，并为设计及开发团队提

供了共享的概念。

- 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，对于一些需要频繁创建和销毁的对象，单例模式无疑可以提高系统的性能。 - 允许可变数目的实例。我们可以基于单例模式进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获得指定个数的对象实例。

单例模式的缺点：

• 由于单例模式中没有抽象层，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”。因为单例类既充当了工厂角色，提供了工厂方法，同时又充当了产品角色，

包含一些业务方法，将产品的创建和产品的本身的功能融合到一起。

- 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；现在很多面向对象语言(如Java、C#)的运行环境都提供了自动垃圾回收的技术，因此，如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认

为它是垃圾，会自动销毁并回收资源，下次利用时又将重新实例化，这将导致对象状态的丢失。

八、模式在JDK中的应用

Java中的Runtime对象就是一个使用单例模式的例子。在每一个Java应用程序里面，都有唯一的一个Runtime对象，通过这个对象应用程序可

以与其运行环境发生相互作用。

Runtime类提供一个静态工厂方法getRuntime（）：

public static Runtime getRuntime();

通过调用次方法，可以获得Runtime类唯一的一个实例：

Runtime rt = Runtime.getRuntime();

九、扩展：多例模式

单例是只有一个类实例，自然多例模式就是有多个类的实例了。下面就以有两个实例为例讲一下。

package com.designpattern.singleton;import java.util.Random;public class Die {
       /**     * 两个类实例     */    private static Die die1 = new Die();    private static Die die2 = new Die();    /**     * 私有的构造方法     */    private Die(){}    /**     * 根据用户使用的标号来决定返回哪一个对象     * @param witchOne     * @return     */    public static Die getInstance(int witchOne){        if(witchOne == 1)            return die1;        else            return die2;    }    /**     * 使用对象产生随机数     * @return     */    public synchronized int dice(){        Random rand = new Random();        return rand.nextInt(6)+1;    }}

package com.designpattern.singleton;public class Client {    public static void main(String[] args){        Die die1 = Die.getInstance(1);        Die die2 = Die.getInstance(2);        System.out.println(die1.dice());        System.out.println(die2.dice());    }}

我们看到多例模式的多例类中有多于一个对象实例，究竟返回哪一个对象取决于程序的业务逻辑。

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