单例模式

构造方法私有，不允许外部直接创建对象

饿汉模式

创建私有静态类的实例：因为构造私有，静态的话使用类就能得到，这个就能从通过方法获得实例

public class Singleton {  
    //私有且静态
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    //构造方法私有
    private Singleton (){}  
    //获取实例的方法，静态
    public static Singleton getInstance() {  
      return instance;  
    }  
}

因为实例被设置为静态，类在加载时就被创建，不管用户是不是要调用

懒汉模式

public class Singleton {  
    //声明
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
    //获得实例
    public static synchronized Singleton getInstance() {  
      if (instance == null) {  
          instance = new Singleton();  
      }  
      return instance;  
    }  
}

这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

为了提高性能，需要使用双重锁检查DCL，即 double-checked locking
使用volatile关键字是防止DCL失效

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
      //对于大部分情况，单例已经设好
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
          //线程安全
          if (singleton == null) {  
              singleton = new Singleton();  
          }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

内部类

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
      private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
      return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}

这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。
对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

这种方式同样利用了 classloder 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟饿汉不同的是：
饿汉方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），
而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。
因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有显示通过调用 getInstance 方法时，才会显示装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。

想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比饿汉方式就显得很合理。

枚举

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
    public static void main(String[] args) {
        Singleton a = Mo.INSTANCE;
        Singleton b = Mo.INSTANCE;
        System.out.println(a==b);//true
    }
}

这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。
不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

http://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html

破坏单例

反射

//启动JVM的安全检察,在进行反射校验的时候，判断一下是否是“singleton”，如果是，就禁止反射
System.setSecurityManager(new SecurityManager(){
   @Override
   public void checkPermission(Permission perm) {
       if (perm instanceof ReflectPermission && "suppressAccessChecks".equals(perm.getName())) {
            for (StackTraceElement elem : Thread.currentThread().getStackTrace()) {
                 if (elem.getClassName().endsWith("Singleton")) {
                     throw new SecurityException();
                 }
            }
        }
   }
});

http://iamzhongyong.iteye.com/blog/2053010

序列化

序列化单例后再反序列化回来会破坏单例，可以重写readResolve方法

public class Singleton implements Serializable {
   private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
   public static Singleton getInstance(){
       return INSTANCE;
   }
   public Object readResolve() throws ObjectStreamException {
        return INSTANCE; //ensure singleton is returned upon deserialization.
   }
}

类加载

两个不同的类加载器，加载单例会产生两个不一样的单例
http://javarevisited.blogspot.com/2011/03/10-interview-questions-on-singleton.html
http://stackoverflow.com/questions/11654876/cracking-singleton-with-other-ways

工厂模式

概念

使用工厂方法代替new操作
工厂模式包括工厂方法模式和抽象工厂模式
抽象工厂模式是工厂方法模式的扩展

意图

定义一个接口老创建对象，但是让子类来决定哪些类需要被实例化
工厂发放把实例化的工作推迟到子类中去实现

使用场景

有一组类似的对象需要创建
在编码时不能预见需要创建哪种类的实例(超市里买苹果，不知道买蛇果，阿克苏还是冰糖心)
系统需要考虑扩展性

常见应用

jdbc
执行sql的java api，可以为多种数据库提供统一访问
spring Bean Factory
Bean Factory 是spring中IoC的基本容器，是一个产生bean给客户端的工厂

对比

工厂模式是一种极段的抽象工厂模式，而抽象工厂模式是工厂模式的推广
工厂模式用来创建一个产品的等级结构，而抽象工厂模式用来创建多个产品的等级结构
工厂模式只有一个抽象产品类，而抽象工厂模式有多个抽象产品类

抽象工程关键在于产品之间的抽象关系，所以至少要两个产品；工厂方法在于生成产品，不关注产品间的关系，所以可以只生成一个产品。
抽象工厂中客户端把产品的抽象关系理清楚，在最终使用的时候，一般使用客户端（和其接口），产品之间的关系是被封装固定的；而工厂方法是在最终使用的时候，使用产品本身（和其接口）。
抽象工厂的工厂是类；工厂方法的工厂是方法。

工厂方法模式：一个抽象产品类，可以派生出多个具体产品类。一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。
抽象工厂模式：多个抽象产品类，每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类。一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例。
区别：工厂方法模式只有一个抽象产品类，而抽象工厂模式有多个。工厂方法模式的具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例，而抽象工厂模式可以创建多个

设计模式-单例模式和工厂模式

2017-04-05
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