7.3 單例模式的應用 7.3.1 單例模式的優點 ● 由于單例模式在內存中只有一個實例，減少了內存開支，特別是一個對象需要頻繁地創建、銷毀時，而且創建或銷毀時性能又無法優化，單例模式的優勢就非常明顯。 ● 由于單例模式只生成一個實例，所以減少了系統的性能開銷，當一個對象的產生需要比較多的資源時，如讀取配置、產生其他依賴對象時，則可以通過在應用啟動時直接產生一個單例對象，然后用永久駐留內存的方式來解決（在Java EE中采用單例模式時需要注意JVM垃圾回收機制）。 ● 單例模式可以避免對資源的多重占用，例如一個寫文件動作，由于只有一個實例存在內存中，避免對同一個資源文件的同時寫操作。 ● 單例模式可以在系統設置全局的訪問點，優化和共享資源訪問，例如可以設計一個單例類，負責所有數據表的映射處理。 7.3.2 單例模式的缺點 ● 單例模式一般沒有接口，擴展很困難，若要擴展，除了修改代碼基本上沒有第二種途徑可以實現。單例模式為什么不能增加接口呢？因為接口對單例模式是沒有任何意義的，它要求“自行實例化”，并且提供單一實例、接口或抽象類是不可能被實例化的。當然，在特殊情況下，單例模式可以實現接口、被繼承等，需要在系統開發中根據環境判斷。 ● 單例模式對測試是不利的。在并行開發環境中，如果單例模式沒有完成，是不能進行測試的，沒有接口也不能使用mock的方式虛擬一個對象。 ● 單例模式與單一職責原則有沖突。一個類應該只實現一個邏輯，而不關心它是否是單例的，是不是要單例取決于環境，單例模式把“要單例”和業務邏輯融合在一個類中。 7.3.3 單例模式的使用場景 在一個系統中，要求一個類有且僅有一個對象，如果出現多個對象就會出現“不良反應”，可以采用單例模式，具體的場景如下： ● 要求生成唯一序列號的環境； ● 在整個項目中需要一個共享訪問點或共享數據，例如一個Web頁面上的計數器，可以不用把每次刷新都記錄到數據庫中，使用單例模式保持計數器的值，并確保是線程安全的； ● 創建一個對象需要消耗的資源過多，如要訪問IO和數據庫等資源； ● 需要定義大量的靜態常量和靜態方法（如工具類）的環境，可以采用單例模式（當然，也可以直接聲明為static的方式）。 7.3.4 單例模式的注意事項 首先，在高并發情況下，請注意單例模式的線程同步問題。單例模式有幾種不同的實現方式，上面的例子不會出現產生多個實例的情況，但是如代碼清單7-4所示的單例模式就需要考慮線程同步。 代碼清單7-4 線程不安全的單例 public?class?Singleton?{ ?????private?static?Singleton?singleton?=?null;? ?????//限制產生多個對象 ?????private?Singleton(){ ?????}?? ?????//通過該方法獲得實例對象 ?????public?static?Singleton?getSingleton(){ ?????????????if(singleton?==?null){ ????????????????????singleton?=?new?Singleton(); ?????????????} ?????????????return?singleton; ?????} } 該單例模式在低并發的情況下尚不會出現問題，若系統壓力增大，并發量增加時則可能在內存中出現多個實例，破壞了最初的預期。為什么會出現這種情況呢？如一個線程A執行到singleton = new Singleton()，但還沒有獲得對象（對象初始化是需要時間的），第二個線程B也在執行，執行到（singleton == null）判斷，那么線程B獲得判斷條件也是為真，于是繼續運行下去，線程A獲得了一個對象，線程B也獲得了一個對象，在內存中就出現兩個對象！ 解決線程不安全的方法很有多，可以在getSingleton方法前加synchronized關鍵字，也可以在getSingleton方法內增加synchronized來實現，但都不是最優秀的單例模式，建議讀者使用如代碼清單7-3所示的方式（有的書上把代碼清單7-3中的單例稱為餓漢式單例，在代碼清單7-4中增加了synchronized的單例稱為懶漢式單例）。 其次，需要考慮對象的復制情況。在Java中，對象默認是不可以被復制的，若實現了Cloneable接口，并實現了clone方法，則可以直接通過對象復制方式創建一個新對象，對象復制是不用調用類的構造函數，因此即使是私有的構造函數，對象仍然可以被復制。在一般情況下，類復制的情況不需要考慮，很少會出現一個單例類會主動要求被復制的情況，解決該問題的最好方法就是單例類不要實現Cloneable接口。