单例模式

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日期:2020-01-30

单例模式是 Java 中最简单,也是最基础,最常用的设计模式之一。采取一定的方法保证整个软件系统中,对每个类只能存在一个对象实例,并提供一个访问它的全局访问点。下面就来讲讲Java中的8种实现单例模式的写法。

单例模式一共有八种实现方式

  1. 饿汉式(静态常量)(√)
  2. 饿汉式(静态代码块)(√)
  3. 懒汉式(线程不安全)
  4. 懒汉式(线程安全,同步方法)
  5. 双重检查(√)
  6. 静态内部类(√)
  7. 枚举类(√)

注:打对号的实现方式是推荐使用没。

1. 饿汉式(静态常量)*

class Singleton{
    //构造方法私有化,外部不能new
    private Singleton(){
    }
    private final static Singleton instance = new Singleton();
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

这是实现一个安全的单例模式的最简单粗暴的写法,这种实现方式我们称之为饿汉式。之所以称之为饿汉式,是因为肚子很饿了,想马上吃到东西,不想等待生产时间。这种写法,在类被加载的时候就把Singleton实例给创建出来了。
优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候完成实例化,避免线程同步问题。
缺点:可能在还不需要此实例的时候就已经把实例创建出来了,没起到懒加载的效果。如果从始至终从未使用这个实例,则会造成内存的浪费。
结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费。

2. 饿汉式(静态代码块)*

class Singleton{
    //构造方法私有化,外部不能new
    private Singleton(){
    }
    private static Singleton instance;

    static { //在静态代码块中,创建单例对象
        instance = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点说明:
这种方式和上面的方式其实类似,只不过将实例化的过程放在了静态代码块中,也是在类加载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费。

3. 懒汉式(线程不安全)

class Singleton{
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){};

    public static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

优缺点说明:
1)起到了懒加载的效果,但是只能在单线程下使用。
2)如果在多线程下,一个线程进入 if(singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以在多线程下不可使用这种方式。
结论:
在实际开发中,不推荐使用这种方式。

4. 懒汉式(线程安全,同步方法)

class Singleton{
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){};

    public synchronized static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

优缺点说明:
1)解决了线程安全问题
2)效率太低,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例,直接return 就行了。方法进行同步效率太低。
结论:
在实际开发中,不推荐使用这种方式。

5. 懒汉式(双重检查)*

class Singleton{
   // 将自身实例化对象设置为一个属性,必须要用 volatile(防止多线程指令重排)修饰
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton(){};

    public static Singleton getInstance(){
        // 第一次检查instance是否被实例化出来
        if(instance = = null){
            // 某个线程取得了类锁,实例化对象前第二次检查 instance 是否已经被实例化
            synchronized (Singleton.class){ // 对Singleton进行同步
                if(instance = = null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明:
1) 双重检查,如代码所示,进行了两次 if(instance == null)检查,这样就可以保证线程安全。
2)线程安全,延迟加载,效率较高
结论:
在实际开发中,推荐使用这种单例模式。

6. 懒汉式(静态内部类)*

class Singleton{

    private Singleton(){

    }
    static class NeiBuLei{
        private static final Singleton singleton = new Singleton();
    }

    public static  Singleton getInstance() {
        return NeiBuLei.singleton;
    }

}

优缺点说明:
1)这种方式采用了类加载的机制来保证初始化实例时只有一个线程
2)静态内部类方式在Singleton类被加载时并不会立即实例化,而是在调用getInstance()方法,这个方法中用到了静态内部类中的singleton属性,此时才会装载NeiBuLei类,从而完成Singleton的实例化。
3) 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM装载类的时候是线程安全的,在类进行初始化时,别的线程时无法进入的。
4)避免了多线程同步问题,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高
结论:
在实际开发中,推荐使用这种单例模式。

7. 枚举*

public class 单例_静态代码块单例式 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1=Singleton.INSTANCE;
        Singleton singleton2=Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(singleton1==singleton2);
        singleton1.sayOK();
    }
}
enum  Singleton{
    INSTANCE;
    public void sayOK(){
        System.out.println("ok");
    }

优缺点说明:
避免了多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新城建新的对象
结论:
在实际开发中,推荐使用这种单例模式。

8. 单例模式注意事项和细节说明

  • 单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象,节省了系统资源,对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能。
  • 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获得对象的方法,而不是使用new;
  • 单例模式使用场景:需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即:重量级对象),但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session工厂等)。
最后修改:2021 年 01 月 30 日 11 : 37 PM
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