【Java】单例模式的几种写法
应用最广的模式——单例模式
一、单例模式的定义和关键点
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定义
确保一个类只有一个实例对象，而且自行实例化向整个系统提供这个实例。 -
实现关键点
私有的构造器，不能对外开放；
通过静态方法或者枚举返回一个单例类对象；
确保单例类对象有且仅有一个，尤其是在多线程环境下；
确保单例类对象在反序列化是不会重新构建对象；
二、UML类图和应用场景
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应用场景
许多时候整个系统只需要一个全局对象，方便我们协调整个系统的行为。比如我们经用用于IO、数据库、Log管理等工具类，都可以考虑使用单例模式，这样避免产生多个对象耗费系统资源。
图2-1
三、单例模式的几种写法
① 饿汉单例
public class Hungry{
//饿汉单例
private static Hungry instance = new Hungry();
private Hungry() {
}
public static synchronized Hungry getInstance() {
return instance;
}
}
⚠注：该方式每次调用getInstance()都需要进行同步，造成不必要的开销，所以不推荐使用
② 懒汉单例
public class Idler{
//懒汉单例
private static Idler instace;
private Idler() {
}
public static synchronized Idler getInstance() {
if(instace == null) {
instace = new Idler();
}
return instace;
}
}
⚠注：情况跟饿汉单例差不多，同样不推荐使用。
③ DCL单例（双重检查）
public class DCL{
//Jdk5之后加入volatitle保证每次都从主内存取出
private static volatile DCL sInstance = null;
private DCL() {
}
public static DCL getInstance() {
if(sInstance == null ) {
//既要检查是否为空对象
//又要检查是否线程安全
synchronized(DCL.class) {
if(sInstance == null ) {
sInstance = new DCL();
}
}
}
return sInstance;
}
}
⚠注：该方式在JDK5之前存在DCL失效问题，怎么失效呢？一般我们认为编译器会按以下顺序编译🤔
- 给DCL的实例分配内存
- 调用DCL的构造器，初始化成员变量
- 将sInstance引用指向分配的内存空间（此时sInstance不为null）
也就是说2和3 的无法保证顺序执行，它可能会执行 1->3->2， 这样的话 线程A已经执行过了3，但未执行2，就切换到线程B，再使用sInstance 就会出错。
总体来说 JDK5之后，SUN修复这个问题，只需将sInstance加入volatile就可以保证每次从主内存读取，这样或多或少会影响到一些性能，所以该方式在高并发的环境下（高于JDK5版本）一般能满足需求。
④ 静态内部单例
public class StaticInner{
//静态内部类单例
private StaticInner() {
}
private static class StaticInnerHolder{
private static final StaticInner inner = new StaticInner();
}
public static StaticInner getInstance() {
return StaticInnerHolder.inner;
}
}
⚠注：该方式只有在第一次调用getInstance()方法才会使虚拟机加载StaticInnerHolder类，这样不仅能保证线程安全，还能保证单例对象的唯一性， 所以推荐使用 。
⑤ 枚举单例
//枚举单例
public enum SingletonEum{
INSTANCE;
public void doSomething() {
//各种方法实现
}
}
⚠注：这种方式的特点就是简单，重要的是默认枚举类型的创建是线程安全的，所以《Effective Java》的作者认为“单元素的枚举类型已经成为单例模式的最佳方法”,但是枚举类型在Android的使用也是比较占用内存的（一次面试官提到）还需要谨慎使用，我是一脸懵逼的 😂
[2019-8-17]关于枚举占用Android 内存问题讨论：https://www.liaohuqiu.net/cn/posts/android-enum-memory-usage/
以上几种实现方式，为了防止反序化时重新创建对象的情况，还需进一步处理，加入readResolve函数。例如：
public class Hungry implements Serializable{
//饿汉单例
.........
private Object readResolve() throw ObjectStreamException{
return instance;
}
}
四、总结
| 实现方式 | 优缺点 | 说点什么 |
|---|---|---|
| 饿汉&懒汉单例 | 只有使用的才会被实例化，但是需要同步开销 | 不推荐 |
| DCL单例 | 一定程度上解决资源消耗、多余同步线程安全问题，但是因为JDK5之前的失效问题需要volatile的加入，影响些性能； | 看着办吧 |
| 静态内部类单例 | 能保证线程安全，又能保证单例对象唯一性 | 推荐使用 |
| 枚举单例 | 简单方便、线程安全，但Android枚举类型占用内存的忧虑 | 考虑一下 |
💗仅学习记录，勉励成长；
参考文献：
[1]何红辉·关爱民.Android设计模式与实站[J].第二版，2017：25-29.
[2]Joshua Bloch·杨春花.俞黎敏.Effective Java中文版第2版[J].第二版，2017：15.
