JAVA设计模式之单例模式

JAVA设计模式之单例模式 

今天的生活,永远是你昨天的选择; 明天的生活,是你今天的决定

简介:

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

 Eg:    

·  1、单例类只能有一个实例。

·  2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。

·  3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

介绍:

·  保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

·  核心: 构造函数是私有的。   

 优点:

·  1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例。

·  2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

·  

缺点: 

·  没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

 实现形式:

·  1、懒汉式

·  2、饿汉式

·  3、双重锁式

·  4、静态内部类式

·  5、枚举式

·  案例代码:

·  例一:懒汉式

·  [java] view plain copy

1. ·  package singleton_Pattern;  

2.   

3. /** 

4.  * Title: idler 

5.  * Description: 懒汉式 

6.  * Company: http://blog.youkuaiyun.com/lu1005287365 

7.  * @author  ZXF

8.  * @version 1.0 

9.  */  

10. public class Idler {  

11.     //对象属性  

12.     private static Idler idler;  

13.       

14.     //私有化构造方法  

15.     private Idler(){}  

16.       

17.     //懒汉式 是线程安全的  加锁  

18.     public static synchronized Idler getInstance(){  

19.         if(idler==null){  

20.             idler = new Idler();  

21.         }  

22.         return idler;  

23.     }  

24.       

25. }  

特点：

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）。

 

 

例二:饿汉式

[java] view plain copy

1. package singleton_Pattern;  

2.   

3. /** 

4.  *  

5.  * Title: Hungry  

6.  * Description: 饿汉式 单例模式 

7.  * Company: http://blog.youkuaiyun.com/lu1005287365 

8.  *  

9.  * @author ZXF

10.  * @version 1.0 

11.  */  

12. public class Hungry {  

13.   

14.     // 当类加载时 就初始化对象  

15.     private static Hungry hungry = new Hungry();  

16.   

17.     // 私有化构造函数  

18.     private Hungry() {  

19.     };  

20.   

21.     // 公共接口 得到对象  

22.     public static Hungry getInstance() {  

23.         return hungry;  

24.   

25.     }  

26.   

27. }  

特点: 

这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 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，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是也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 显然没有达到 lazy loading 的效果。

 

 

例三:双重锁式:

[java] view plain copy

1. package singleton_Pattern;  

2.   

3. /** 

4.  *  

5.  * Title: Double_Checked_Locking  

6.  * Description: 双重锁 单例模式 

7.  * Company: http://blog.youkuaiyun.com/lu1005287365 

8.  * @author ZXF

9.  * @version 1.0 

10.  */  

11. public class Double_Checked_Locking {  

12.   

13.     private volatile static Double_Checked_Locking dcl;  

14.   

15.     // 私有化无参构造  

16.     private Double_Checked_Locking() {  

17.     }  

18.       

19.     public static Double_Checked_Locking getSingleton() {  

20.         if (dcl == null) {  

21.             Double_Checked_Locking dcl2;  

22.             synchronized (Double_Checked_Locking.class) {  

23.                 dcl2 = dcl;  

24.                 if (dcl2 == null) {  

25.                     dcl2 = new Double_Checked_Locking();  

26.                 }  

27.                 dcl = dcl2;  

28.             }  

29.         }  

30.         return dcl;  

31.     }  

32.   

33. }  

特点:这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
getInstance() 的性能对应用程序很关键。一般不常用到

 

例四:静态内部类式

[java] view plain copy

1. package singleton_Pattern;  

2.   

3. /** 

4.  * Title: Static_inner_classes 

5.  * Description: 单例模式之 静态内部类的方式 

6.  *      线程安全，调用效率高，实现了延迟加载! 

7.  * Company: http://blog.youkuaiyun.com/lu1005287365 

8.  * @author  ZXF

9.  * @version 1.0 

10.  */  

11. public class Static_inner_classes {  

12.       

13.     //私有化  

14.     private Static_inner_classes() {  

15.     }  

16.   

17.     private static class Static_inner_classesInstance {  

18.         //final 不能修改 不存在同步等待问题 兼备了并发高效调用和延迟加载的优势！  

19.         private static final Static_inner_classes instance = new Static_inner_classes();  

20.     }  

21.   

22.     public static Static_inner_classes getInstance() {  

23.         return Static_inner_classesInstance.instance;  

24.     }  

25.   

26. }  

特点: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

例五、枚举式

[java] view plain copy

1. package singleton_Pattern;  

2. /** 

3.  *  

4.  * Title: EnumSingle 

5.  * Description: 单利模式 枚举实现 

6.  * Company: http://blog.youkuaiyun.com/lu1005287365 

7.  * @author  ZXF 

8.  * @version 1.0 

9.  * 优点: 实现简单 

10.  *      枚举本身就是单例模式.由JVM从根本上提供保障，避免通过反射和序列化的漏洞; 

11.  * 缺点: 没有 懒加载 

12.  */  

13. public enum EnumSingle {  

14.     //定义一个枚举元素，本身就是单例对象。  

15.     INSTANCE;  

16.     //添加自己需要的操作  

17.     public void singleOperation(){  

18.     }  

19. }  

特点:

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。

一般情况下，不建议使用懒汉方式，建议使用饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用静态内部类的方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用双重锁方式。