单例模式 (Singleton)
场景问题
问题案例
考虑这样一个应用，读取配置文件的内容。
很多应用项目，都有与应用相关的配置文件，这些配置文件很多是由项目开发人员自定义的，在里面定义一些应用需要的参数数据。当然在实际的项目中，这种配置文件多采用xml格式，也有采用properties格式的，毕竟使用Java来读取properties格式的配置文件比较简单。
现在要读取配置文件的内容，该如何实现呢？
不用模式的解决方案
要读取配置文件的内容，这也不是个困难的事情，直接读取文件的内容，然后把文件内容存放在相应的数据对象里面就可以了。真的这么简单吗？先实现看看吧。
为了示例简单，假设系统采用的是properties格式的配置文件。
- 直接使用Java来读取配置文件的示例代码如下：
config.properties配置文件
paramA=a
paramB=b
读取配置文件
/**
* 读取应用配置文件
*/
public class AppConfig {
/**
* 用来存放配置文件中参数A的值
*/
private String parameterA;
/**
* 用来存放配置文件中参数B的值
*/
private String parameterB;
public String getParameterA() {
return parameterA;
}
public String getParameterB() {
return parameterB;
}
/**
* 构造方法
*/
public AppConfig(){
//调用读取配置文件的方法
readConfig();
}
/**
* 读取配置文件，把配置文件中的内容读出来设置到属性上
*/
private void readConfig(){
Properties p = new Properties();
InputStream in = null;
try {
in = AppConfig.class.getResourceAsStream("AppConfig.properties");
p.load(in);
//把配置文件中的内容读出来设置到属性上
this.parameterA = p.getProperty("paramA");
this.parameterB = p.getProperty("paramB");
} catch (IOException e) {
System.out.println("装载配置文件出错了，具体堆栈信息如下：");
e.printStackTrace();
}finally{
try {
in.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建读取应用配置的对象
AppConfig config = new AppConfig();
String paramA = config.getParameterA();
String paramB = config.getParameterB();
System.out.println("paramA="+paramA+",paramB="+paramB);
}
}
有何问题
上面的实现很简单，很容易的就实现要求的功能。仔细想想，有没有什么问题呢？
看看客户端使用这个类的地方，是通过new一个AppConfig的实例来得到一个操作配置文件内容的对象。如果在系统运行中，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说很多地方都需要创建AppConfig对象的实例。
换句话说，在系统运行期间，系统中会存在很多个AppConfig的实例对象，这有什么问题吗？
当然有问题了，试想一下，每一个AppConfig实例对象里面都封装着配置文件的内容，系统中有多个AppConfig实例对象，也就是说系统中会同时存在多份配置文件的内容，这样会严重浪费内存资源。如果配置文件内容较少，问题还小一点，如果配置文件内容本来就多的话，对于系统资源的浪费问题就大了。事实上，对于AppConfig这种类，在运行期间，只需要一个实例对象就是够了。
把上面的描述进一步抽象一下，问题就出来了：在一个系统运行期间，某个类只需要一个类实例就可以了，那么应该怎样实现呢？
解决方案
用来解决上述问题的一个合理的解决方案就是单例模式（Singleton）。那么什么是单例模式呢？
单例模式的定义
保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
应用单例模式来解决问题的思路
仔细分析上面的问题，现在一个类能够被创建多个实例，问题的根源在于类的构造方法是公开的，也就是可以让类的外部来通过构造方法创建多个实例。换句话说，只要类的构造方法能让类的外部访问，就没有办法去控制外部来创建这个类的实例个数。
要想控制一个类只被创建一个实例，那么首要的问题就是要把创建实例的权限收回来，让类自身来负责自己类实例的创建工作，然后由这个类来提供外部可以访问这个类实例的方法，这就是单例模式的实现方式。
单利模式的实现
在Java中，单例模式的实现又分为两种，一种称为懒汉式，一种称为饿汉式，其实就是在具体创建对象实例的处理上，有不同的实现方式。下面分别来看看这两种实现方式的代码示例。为何这么写，具体在后面再来讲述。
-
懒汉式实现示例代码如下：
/*** 单例示例*/public class Singleton {/*** 定义一个变量来存储创建好的类实例*/private static Singleton uniqueInstance = null;/*** 私有化构造方法，好在内部控制创建实例的数目*/private Singleton(){//}/*** 定义一个方法来为客户端提供类实例* @return 一个Singleton的实例*/public static synchronized Singleton getInstance(){//判断存储实例的变量是否有值if(uniqueInstance == null){//如果没有，就创建一个类实例，并把值赋值给存储类实例的变量uniqueInstance = new Singleton();}//如果有值，那就直接使用return uniqueInstance;}/*** 示意方法，单例可以有自己的操作*/public void singletonOperation(){//功能处理}/*** 示意属性，单例可以有自己的属性*/private String singletonData;/*** 示意方法，让外部通过这些方法来访问属性的值* @return 属性的值*/public String getSingletonData(){return singletonData;}} -
饿汉式实现示例代码如下：
/*** 单例示例*/public class Singleton {/*** 定义一个变量来存储创建好的类实例*/private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();/*** 私有化构造方法，好在内部控制创建实例的数目*/private Singleton(){//}/*** 定义一个方法来为客户端提供类实例* @return 一个Singleton的实例*/public static Singleton getInstance(){//直接使用已经创建好的实例return uniqueInstance;}/*** 示意方法，单例可以有自己的操作*/public void singletonOperation(){//功能处理}/*** 示意属性，单例可以有自己的属性*/private String singletonData;/*** 示意方法，让外部通过这些方法来访问属性的值* @return 属性的值*/public String getSingletonData(){return singletonData;}}关于饿汉式、懒汉式的名称说明：
饿汉式、懒汉式其实是一种比较形象的称谓。
所谓饿汉式，既然饿，那么在创建对象实例的时候就比较着急，饿了嘛，于是就在装载类的时候就创建对象实例，写法如下：
private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();所谓懒汉式，既然是懒，那么在创建对象实例的时候就不着急，会一直等到马上要使用对象实例的时候才会创建，懒人嘛，总是推托不开的时候才去真正执行工作，因此在装载对象的时候不创建对象实例，写法如下：
private static Singleton uniqueInstance = null;两种写法的区别就是在装载类的时候是否创建对象实例。
单例重写示例
示例结构
Singleton：负责创建Singleton类自己的唯一实例，并提供一个getInstance的静态方法，让外部来访问这个类的唯一实例。
示例代码
paramA=a1
paramB=b2
/**
* 读取应用配置文件，单例实现
*/
public class AppConfig {
/**
* 定义一个变量来存储创建好的类实例，直接在这里创建类实例，只会创建一次
*/
private static AppConfig instance = new AppConfig();
/**
* 定义一个方法来为客户端提供AppConfig类的实例
* @return 一个AppConfig的实例
*/
public static AppConfig getInstance(){
return instance;
}
/**
* 用来存放配置文件中参数A的值
*/
private String parameterA;
/**
* 用来存放配置文件中参数B的值
*/
private String parameterB;
public String getParameterA() {
return parameterA;
}
public String getParameterB() {
return parameterB;
}
/**
* 私有化构造方法
*/
private AppConfig(){
//调用读取配置文件的方法
readConfig();
}
/**
* 读取配置文件，把配置文件中的内容读出来设置到属性上
*/
private void readConfig(){
Properties p = new Properties();
InputStream in = AppConfig.class.getResourceAsStream("AppConfig.properties");
try {
p.load(in);
//把配置文件中的内容读出来设置到属性上
this.parameterA = p.getProperty("paramA");
this.parameterB = p.getProperty("paramB");
} catch (IOException e) {
System.out.println("装载配置文件出错了，具体堆栈信息如下：");
e.printStackTrace();
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建读取应用配置的对象
AppConfig config = AppConfig.getInstance();
String paramA = config.getParameterA();
String paramB = config.getParameterB();
System.out.println("paramA="+paramA+",paramB="+paramB);
}
}
模式讲解
单例模式的功能
单例模式是用来保证这个类在运行期间只会被创建一个类实例，另外，单例模式还提供了一个全局唯一访问这个类实例的访问点，就是getInstance方法。不管采用懒汉式还是饿汉式的实现方式，这个全局访问点是一样的。
对于单例模式而言，不管采用何种实现方式，它都是只关心类实例的创建问题，并不关心具体的业务功能。
单例模式的命名
另外请注意一点，这里讨论的单例模式并不适用于集群环境，对于集群环境下的单例这里不去讨论，它不属于这里的内容范围。
一般建议单例模式的方法命名为getInstance()，这个方法的返回类型肯定是单例类的类型了。getInstance()方法可以有参数，这些参数可能是创建类实例所需要的参数，当然，大多数情况下是不需要的。
单例模式的名称有单例、单件、单体等，只是翻译的不同，都是指的同一个模式。
单例模式的范围
也就是在多大范围内是单例呢？
观察上面的实现可以知道，目前Java里面实现的单例是一个虚拟机的范围。因为装载类的功能是虚拟机的，所以一个虚拟机在通过自己的ClassLoader装载饿汉式实现单例类的时候就会创建一个类的实例。
在实际应用中，可以用很多其他的方式实现单例模式，比饿汉式和懒汉式更加优秀的实现方式，比如：注册表、缓存、Spring容器、序列化和反序列化等。这些实现方式都是可以实现单例模式的，只是实现方式不同而已。在集群模式下实现单利模式，可以使用注册表、全局缓存等方式。
执行时序图
懒汉式调用时序图
饿汉式调用时序图
