Singleton模式

模式的用途是 "ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it"（确保每个类只有一个实例，并提供它的全局访问点）。

在此类系统中，在任何给定时间只应运行一个类或某个类的一组预定义数量的实例。 例如，当使用某个类来维护增量计数器时，此简单的计数器类需要跟踪在多个应用程序领域中使用的整数值。 此类需要能够增加该计数器并返回当前的值。 对于这种情况，所需的类行为应该仅使用一个类实例来维护该整数，而不是使用其它类实例来维护该整数。


单例模式主要有3个特点，：
1、单例类确保自己只有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的实例。
3、单例类必须为其他对象提供唯一的实例。


单例模式的实现方式：懒汉单例类和饿汉单例类
单例模式的实现有多种方法，常见的就有懒汉式单例类和饿汉式单例类。我们前面介绍的实现方法就属于懒汉式单例类。
懒汉式单例类     延迟实例化(lazy instantiaze)
对于懒汉模式，我们可以这样理解：该单例类非常懒，只有在自身需要的时候才会行动，从来不知道及早做好准备。它在需要对象的时候，才判断是否已有对象，如果没有就立即创建一个对象，然后返回，如果已有对象就不再创建，立即返回。
懒汉模式只在外部对象第一次请求实例的时候才去创建。
饿汉式单例
对于饿汉模式，我们可以这样理解：该单例类非常饿，迫切需要吃东西，所以它在类加载的时候就立即创建对象。


单例模式也是一种比较常见的设计模式，它到底能带给我们什么好处呢？其实无非是三个方面的作用：
第一、控制资源的使用，通过线程同步来控制资源的并发访问；
第二、控制实例产生的数量，达到节约资源的目的。
第三、作为通信媒介使用，也就是数据共享，它可以在不建立直接关联的条件下，让多个不相关的两个线程或者进程之间实现通信。

1.数据库连接池的设计一般采用单例模式
2.常用的文件管理器。由于Windows操作系统是一个典型的多进程多线程系统，那么在创建或者删除某个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象。采用单例模式设计的文件管理器就可以完美的解决这个问题，所有的文件操作都必须通过唯一的实例进行，这样就不会产生混乱的现象。
3.大多数的操作系统最终为打印任务设计了一个单例模式的假脱机服务Printer Spooler，所有的打印任务都需要通过假脱机服务进行
4.，配置信息类、管理类、控制类、门面类、代理类通常被设计为单例类。像Java的Struts、Spring框架，.Net的Spring.Net框架，以及Php的Zend框架都大量使用了单例模式



一）。使用立即创建实例，而不用延迟实例化的做法
1。使用全局变量

//Singleton with final field
public class Singleton {
	public static final Singleton uniqueInstance = new Singleton();
	private Singleton(){
	}
	//...Remainder omitted
}

在这种方法中，公有静态成员是一个final域（保证了总是包含相同的对象引用）。私有构造函数仅被调用一次，用来实例化公有的静态final域 Singleton.uniqueInstace。由于缺少公有的或者受保护的构造函数，所有保证了Singleton的全局唯一性：一旦 Singleton类被实例化之后，只有一个Singleton实例存在——不多也不少。使用此Singleton类的程序员的任何行为都不能改变这一点。
2。使用公有的静态工厂方法

//Singleton with static factory
public class Singleton {
	private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
	private Singleton(){
	}
	public static Singleton getInSingleton(){
		return uniqueInstance;
	}
	//...Remainder omitted
}

第二种方法提供了一个公有的静态工厂方法，而不是公有的静态final域。利用这个做法，我们依赖JVM在加载这个类时马上创建此类唯一的一个实例。JVM保证任何线程访问uniqueInstance静态变量之前，一定先创建此实例。

二）。使用延迟实例化的做法（使用公有的静态工厂方法）
1。非线程安全的

public class Singleton {
	private static Singleton uniqueInstance ;
	private Singleton(){
	}
	public static Singleton getInSingleton(){
		if(uniqueInstance == null){
			uniqueInstance = new Singleton();
		}
		return uniqueInstance;
	}
	//...Remainder omitted
}

先利用一个静态变量uniqueInstance来记录Singleton类的唯一实例，当我们要使用它的实例时，如果它不存在，就利用私有的构 造器产生一个Singleton类的实例并把它赋值到uniqueInstance静态变量中。而如果我们不需要使用这个实例，它就永远不会产生。这就 是"延迟实例化(lazy instantiaze)"。但上面这段程序在多线程环境中是不能保证单个实例的。

2。多线程安全的

public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance ;
private Singleton(){
}
public synchronized static Singleton getInSingleton(){
if(uniqueInstance == null){
uniqueInstance = new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
//...Remainder omitted
}

通过给getInstance()方法增加synchronized关键字，也就是给getInstance()方法线程加锁，迫使每次只能有一 个线程在进入这个方法，这样就可以解决上面多线程产生的灾难了。但加锁的同步方法可能造成程序执行效率大幅度下降，如果你的程序对性能的要求很高，同时你 的getInstance（）方法调用的很频繁，这时可能这种设计也不符合程序要求了。其实这种加锁同步的方法用在这确实有一定的问题存在，因为对 Singleton类来说，只有在第一次执行getInstance（）方法时，才真正的需要对方法进行加锁同步，因为一旦第一次设置好 uniqueInstance变量后，就不再需要同步这个方法了。之后每次调用这个方法，同步反而成了一种累赘。
3。 用"双重检查加锁",在getInstance()方法中减少使用同步:

public class Singleton {
	// volatile关键字确保当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时,多个线程正确地处理uniqueInstance变量
	private volatile static Singleton uniqueInstance;
	private Singleton() {
	}

	public static Singleton getInSingleton() {
		if (uniqueInstance == null) {// 检查实例,如是不存在就进行同步代码区
			synchronized (Singleton.class) {// 对其进行锁,防止两个线程同时进入同步代码区
				if (uniqueInstance == null) {// 双重检查,非常重要,如果两个同时访问的线程,当第一线程访问完同步代码区后,生成一个实例;当第二个已进入getInstance方法等待的线程进入同步代码区时,也会产生一个新的实例
					uniqueInstance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return uniqueInstance;
	}
	// ...Remainder omitted
}

对于双重检查加锁（Double-Checked Locking）有一篇文章解释的很深入：http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html