单例模式
2020-05-16 本文已影响0人
俊果果
一、简单介绍
类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，
并且该类只提供一个取得其对象实例的静态方法
reference documentJava类加载机制（全套）
二、实现方法
1、饿汉式（静态常量）
a)、代码示例
//饿汉式(静态变量)
class Singleton {
//2.本类内部创建对象实例
private final static Singleton instance = new Singleton();
//1. 构造器私有化, 外部能new
private Singleton() {
}
//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
b)、优缺点说明
- 优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同
步问题 - 缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始
至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费 - 这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载
时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是导致类装载
的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类
装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
c)、总结
这种单例模式可用，但可能造成内存浪费
2、饿汉式（静态代码块）
a)、代码示例
//饿汉式(静态代码块)
class Singleton {
//1. 构造器私有化, 外部不能new
private Singleton() {
}
//2.本类内部创建对象实例
private static Singleton instance;
static { // 在静态代码块中，创建单例对象
instance = new Singleton();
}
//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
b)、优缺点说明
- 这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块
中，也是在类装载的时候，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
c)、总结
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)
a)、代码示例
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
//即懒汉式
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
b)、优缺点说明
- 起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用
- 如果在多线程下，一个线程进入了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
在多线程环境下不可使用这种方式
c)、总结
在实际开发中，不要使用这种方式
4、懒汉式(线程安全，同步方法)
a)、代码示例
// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
//即懒汉式
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
b)、优缺点说明
- 解决了线程不安全问题
- 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
c)、总结
在实际开发中，不要使用这种方式
5、懒汉式(线程安全，同步代码块)
a)、代码示例
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
synchronized(Singleton.class){
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
}
b)、优缺点说明
- 这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，
改为同步产生实例化的的代码块 - 但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一
致，假如一个线程进入了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
c)、总结
在实际开发中，不要使用这种方式
6、 双重检查
a)、代码示例
// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
b)、优缺点说明
- Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两
次if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，
直接return实例化对象，也避免的反复进行方法同步. - 线程安全；延迟加载；效率较高
c)、总结
在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式
7、 静态内部类
a)、代码示例
// 静态内部类完成， 推荐使用
class Singleton {
//构造器私有化
private Singleton() {}
//写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 Singleton
private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
//提供一个静态的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
public static Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
b)、优缺点说明
- 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
- 静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化
时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的
实例化。 - 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帮助我们
保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
c)、总结
避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高。
在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式
8、 枚举
a)、代码示例
//使用枚举，可以实现单例, 推荐
enum Singleton {
INSTANCE; //属性
public void sayOK() {
System.out.println("ok~");
}
}
b)、优缺点说明
- 这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而
且还能防止反序列化重新创建新的对象。
+这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
c)、总结
可以使用
三、总结
- 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取对象的方法，而不是使
用new - 单例模式使用的场景：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)
