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单例的定义：“一个类只允许创建唯一一个对象（或者实例），那这个类就是一个单例类，这种设计模式就叫作单例设计模式，简称单例模式。”
常见的有线程的单例，进程的单例（一般默认实现），多进程的单例。
“进程唯一”指的是进程内唯一，进程间不唯一。类比一下，“线程唯一”指的是线程内唯一，线程间可以不唯一。
实际上，“进程唯一”还代表了线程内、线程间都唯一，这也是“进程唯一”和“线程唯一”的区别之处。
在代码中，我们通过一个 HashMap 来存储对象，其中 key 是线程 ID，value 是对象。这样我们就可以做到，不同的线程对应不同的对象，同一个线程只能对应一个对象。实际上，Java 语言本身提供了 ThreadLocal 工具类，可以更加轻松地实现线程唯一单例。不过，ThreadLocal 底层实现原理也是基于下面代码中所示的 HashMap。
public class IdGenerator { private AtomicLong id = new AtomicLong(0); private static final ConcurrentHashMap<Long, IdGenerator> instances = new ConcurrentHashMap<>(); private IdGenerator() {} public static IdGenerator getInstance() { Long currentThreadId = Thread.currentThread().getId(); instances.putIfAbsent(currentThreadId, new IdGenerator()); return instances.get(currentThreadId); } public long getId() { return id.incrementAndGet(); } }
“进程唯一”指的是进程内唯一、进程间不唯一。“线程唯一”指的是线程内唯一、线程间不唯一。集群相当于多个进程构成的一个集合，“集群唯一”就相当于是进程内唯一、进程间也唯一。也就是说，不同的进程间共享同一个对象，不能创建同一个类的多个对象。
经典的单例模式是进程内唯一的，那如何实现一个进程间也唯一的单例呢？如果严格按照不同的进程间共享同一个对象来实现，那集群唯一的单例实现起来就有点难度了。具体来说，我们需要把这个单例对象序列化并存储到外部共享存储区（比如文件）。进程在使用这个单例对象的时候，需要先从外部共享存储区中将它读取到内存，并反序列化成对象，然后再使用，使用完成之后还需要再存储回外部共享存储区。为了保证任何时刻，在进程间都只有一份对象存在，一个进程在获取到对象之后，需要对对象加锁，避免其他进程再将其获取。在进程使用完这个对象之后，还需要显式地将对象从内存中删除，并且释放对对象的加锁。
public class IdGenerator { private AtomicLong id = new AtomicLong(0); private static IdGenerator instance; private static SharedObjectStorage storage = FileSharedObjectStorage(/*入参省略，比如文件地址*/); private static DistributedLock lock = new DistributedLock(); private IdGenerator() {} public synchronized static IdGenerator getInstance() if (instance == null) { lock.lock(); instance = storage.load(IdGenerator.class); } return instance; } public synchroinzed void freeInstance() { storage.save(this, IdGeneator.class); instance = null; //释放对象 lock.unlock(); } public long getId() { return id.incrementAndGet(); } } // IdGenerator使用举例 IdGenerator idGeneator = IdGenerator.getInstance(); long id = idGenerator.getId(); IdGenerator.freeInstance();
“单例”指的是，一个类只能创建一个对象。对应地，“多例”指的就是，一个类可以创建多个对象，但是个数是有限制的，比如只能创建 3 个对象。用代码来简单示例
public class BackendServer { private long serverNo; private String serverAddress; private static final int SERVER_COUNT = 3; private static final Map<Long, BackendServer> serverInstances = new HashMap<>(); static { serverInstances.put(1L, new BackendServer(1L, "192.134.22.138:8080")); serverInstances.put(2L, new BackendServer(2L, "192.134.22.139:8080")); serverInstances.put(3L, new BackendServer(3L, "192.134.22.140:8080")); } private BackendServer(long serverNo, String serverAddress) { this.serverNo = serverNo; this.serverAddress = serverAddress; } public BackendServer getInstance(long serverNo) { return serverInstances.get(serverNo); } public BackendServer getRandomInstance() { Random r = new Random(); int no = r.nextInt(SERVER_COUNT)+1; return serverInstances.get(no); } }
实际上，对于多例模式，还有一种理解方式：同一类型的只能创建一个对象，不同类型的可以创建多个对象。这里的“类型”如何理解呢？
通过一个例子来解释一下，具体代码如下所示。在代码中，logger name 就是刚刚说的“类型”，同一个 logger name 获取到的对象实例是相同的，不同的 logger name 获取到的对象实例是不同的。
public class Logger { private static final ConcurrentHashMap<String, Logger> instances = new ConcurrentHashMap<>(); private Logger() {} public static Logger getInstance(String loggerName) { instances.putIfAbsent(loggerName, new Logger()); return instances.get(loggerName); } public void log() { //... } } //l1==l2, l1!=l3 Logger l1 = Logger.getInstance("User.class"); Logger l2 = Logger.getInstance("User.class"); Logger l3 = Logger.getInstance("Order.class");
这种多例模式的理解方式有点类似工厂模式。它跟工厂模式的不同之处是，多例模式创建的对象都是同一个类的对象，而工厂模式创建的是不同子类的对象，关于这一点，下一节课中就会讲到。实际上，它还有点类似享元模式，两者的区别等到我们讲到享元模式的时候再来分析。除此之外，实际上，枚举类型也相当于多例模式，一个类型只能对应一个对象，一个类可以创建多个对象。
单例类对象的唯一性的作用范围并非进程，而是类加载器（Class Loader）。
classloader有两个作用：1. 用于将class文件加载到JVM中；2. 确认每个类应该由哪个类加载器加载，并且也用于判断JVM运行时的两个类是否相等。
双亲委派模型的原理是当一个类加载器接收到类加载请求时，首先会请求其父类加载器加载，每一层都是如此，当父类加载器无法找到这个类时（根据类的全限定名称），子类加载器才会尝试自己去加载。
所以双亲委派模型解决了类重复加载的问题， 比如可以试想没有双亲委派模型时，如果用户自己写了一个全限定名为java.lang.Object的类，并用自己的类加载器去加载，同时BootstrapClassLoader加载了rt.jar包中的JDK本身的java.lang.Object，这样内存中就存在两份Object类了，此时就会出现很多问题，例如根据全限定名无法定位到具体的类。有了双亲委派模型后，所有的类加载操作都会优先委派给父类加载器，这样一来，即使用户自定义了一个java.lang.Object，但由于BootstrapClassLoader已经检测到自己加载了这个类，用户自定义的类加载器就不会再重复加载了。所以，双亲委派模型能够保证类在内存中的唯一性。
联系到课后的问题，所以用户定义了单例类，这样JDK使用双亲委派模型加载一次之后就不会重复加载了，保证了单例类的进程内的唯一性，也可以认为是classloader内的唯一性。当然，如果没有双亲委派模型，那么多个classloader就会有多个实例，无法保证唯一性。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/flgb/p/13270023.html
