SINGLETON模式

Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中，一个类Class只有一个实例存在。
单例(SingLeton)故名思义就是在一个JVM运行中只有一个对象存在；请你务必注意到是在一个JVM虚拟机内。

在很多操作中，比如建立目录 数据库连接都需要这样的单线程操作。

还 有, singleton能够被状态化; 这样，多个单态类在一起就可以作为一个状态仓库一样向外提供服务，比如，你要论坛中的帖子计数器，每次浏览一次需要计数，单态类能否保持住这个计数，并且 能synchronize的安全自动加1，如果你要把这个数字永久保存到数据库，你可以在不修改单态接口的情况下方便的做到。

另外方面，Singleton也能够被无状态化。提供工具性质的功能，

Singleton模式就为我们提供了这样实现的可能。使用Singleton的好处还在于可以节省内存，因为它限制了实例的个数，有利于Java垃圾回收（garbage collection）。

我们常常看到工厂模式中类装入器(class loader)中也用Singleton模式实现的,因为被装入的类实际也属于资源。

何时需要使用Singleton

当你只需要一个类实例时，Singleton才真正有用；如果类拥有几个实例，使用Singleton就不再适用。

设计系统时，你通常希望控制对象的用法，防止用户（包括你自己）复制对象或建立新实例。例如，你可以使用它创建一个连接池。每次程序需要往数据库中写入内容时才创建一个新连接的做法并不明智；相反，一个或一组已经在池中的连接就可以使用Singleton模式实例化。

Singleton模式常常和工厂方法模式一同使用，创建一个系统级资源，使用这个资源的代码并不知道它的特殊类型。抽象窗口工具包（AWT）就是组合使用这两个模式的典型例子。在GUI应用程序中，对每个应用程序实例，你一般只需要一个图形元素的实例，如打印(Print)对话框或OK按钮。

java 代码

package singleton;

/**
 * 懒汉式 单例模式
 * @author fengzl
 *
 */
public class Singleton {

    public static Singleton theInstance = null;

    private Singleton(){}

    public synchronized static Singleton instance(){
        if(theInstance == null){
            return new Singleton();
        }
        return theInstance;
    }

}

上面第二中形式是lazy initialization，也就是说第一次调用时初始Singleton，以后就不用再生成了。

注意到lazy initialization形式中的synchronized，这个synchronized很重要，如果没有synchronized，那么使用getInstance()是有可能得到多个Singleton实例。关于lazy initialization的Singleton有很多涉及double-checked locking (DCL)的讨论，有兴趣者进一步研究。

多线程环境下：在C++中安全的Double-Checked Locking模式，在java中是不安全的，详细原因与java的内存管理模型有关，请见dreamstone的文章《java中的模式——单态》

java 代码

package singleton;

/**
 * 饿汉式单例模式,一般认为这种形式要更加安全些
 * @author fengzl
 *
 */

public class Singleton2{

    //注意这是private 只供内部调用
    private static Singleton2 theInstance = new Singleton2();

    //这里提供了一个供外部访问本class的静态方法，可以直接访问
    private static Singleton2 getInstance(){

        return theInstance;
    }

}

java 代码

//《Effective Java》中提到的另一种写法

public class Singleton {

  static class SingletonHolder {
    static Singleton instance = new Singleton();
  }

  public static Singleton getInstance() {
    return SingletonHolder.instance;
  }

}

使用Singleton注意事项：
有时在某些情况下，使用Singleton并不能达到Singleton的目的，如有多个Singleton对象同时被不同的类装入器装载；在EJB这样的分布式系统中使用也要注意这种情况，因为EJB是跨服务器，跨JVM的。

我们以SUN公司的宠物店源码(Pet Store 1.3.1)的ServiceLocator为例稍微分析一下：

在Pet Store中ServiceLocator有两种，一个是EJB目录下；一个是WEB目录下，我们检查这两个ServiceLocator会发现内容差不 多，都是提供EJB的查询定位服务，可是为什么要分开呢？仔细研究对这两种ServiceLocator才发现区别：在WEB中的 ServiceLocator的采取Singleton模式，ServiceLocator属于资源定位，理所当然应该使用Singleton模式。但是 在EJB中，Singleton模式已经失去作用，所以ServiceLocator才分成两种，一种面向WEB服务的，一种是面向EJB服务的。

Singleton模式看起来简单，使用方法也很方便，但是真正用好，是非常不容易，需要对Java的类 线程 内存等概念有相当的了解。

总之：如果你的应用基于容器，那么Singleton模式少用或者不用，可以使用相关替代技术。

运用示例：

java 代码

public interface UserDatabase{

   User readUser (String userName);

   void writeUser (User user);
}

public class UserDatabaseSource implements UserDatabase{

   private static UserDatabase theInstance = new UserDatabaseSource();

   private UserDatabaseSource () {}

   public static UserDatabase getInstance(){

      return theInstance;

   }

   public User readUser(String userName){
      //do somethings
      return user
   }

   public void writerUser(User user){

      //do something

   }
}

评论

1 楼 fengzl 2007-09-03  

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