设计模式之单例模式

单例模式

• 定义：确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类 ，它提供全局访问的方法。单例模式是一种对象创建型模式 。
• 就像一些程序，我们连续点击打开程序，不论几次，都是只有第一次创建的程序启动，不会再产生新的同样的程序，这就是单例。而有的却是启动多个样例，这就是多例。
  • Spring 依赖注入 Bean 实例默认都是单例的。Windows任务管理器也属于单例。

单例模式的简单应用

/**
* 描述：示例单例类
* 由单例类定义，单例类需确保某一个类只有一个实例，而且自行单例化并向整个系统提供这个实例，所以我们需要进行完善修改
*/
class Singleton
{
}

---

• 由此定义我们可以总结出， 实现一个单例模式总共有三个步骤：
  • 1. 构造函数私有化
  • 2. 自行创建并初始化实例
  • 3. 提供外界可以获得该实例的方法

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• 饿汉模式

/**
 * 描述：单例类（饿汉模式）
 *  这样的Singleton类，构造函数私有化以便不可在类外部通过new关键字创建对象，只能通过getInstance()方法获取对象，保证了对象的获取。final关键字确定了singleton对象创建之后不可修改，再由getInstance()方法返回singleton对象，这样就保证了之后创建Singleton对象都会指向singleton对象地址，就这样实现了单例。
 */
class Singleton
{
	private static final Singleton singleton = new Singleton();
	private Singleton(){}
	public static Singleton getInstance()
	{
		return singleton;
	}
}

public class  Test
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Singleton singleton = Singleton.getInstance();
	}
}

• 懒汉模式 （4.0版本完善）

/**
 * 描述：懒汉模式（存在多线程并发的问题，多线程并发调用getInstance()方法，导致系统同时创建多个单例类实例）
 * @version 1.0
 */
class Singleton
{
	private static Singleton singleton = null;
	private Singleton(){}
	public static Singleton getInstance(){
		if(singleton == null){
			singleton = new Singleton();
		}
		return singleton;
	}
}

/**
 * 描述：懒汉模式（方法添加synchronized锁），性能较差。
 *@version 2.0
 */
class Singleton
{
	private static Singleton singleton = null;
	private Singleton(){}
	public static synchronized Singleton getInstance(){
		if(singleton == null){
			singleton = new Singleton();
		}
		return singleton;
	}
}

/**
 * 描述：懒汉模式（双重校验锁,但会出现指令重排问题）
 * 
 * @version 3.0
 */
class Singleton
{
	private static Singleton singleton = null;	
	private Singleton(){}
	public static Singleton getInstance(){
		if(singleton == null){
			synchronized(Singleton.class){
			if(singleton == null){
				singleton = new Singleton();
			}
		}
		return singleton;
	}
}

/**
* 描述：饿汉模式（双重校验锁，volatile解决指令重排问题）,推荐写法
*  详细解释：多线程情况下，线程A为获取对象进入getInstance()方法，进行第一次校验，此时对象为空，即单例未初始化，对此类作为对象加锁；线程B为获取对象进入getInstance()方法，进行第一次校验，此时对象为空，想进入代码块但已被线程A锁定；线程A进行第二次校验，因为单例依旧没有实例化，所以进行实例化，成功实例化后退出代码块，解除锁定，最终获得单例实例并返回；线程B加锁，进行第二次校验，因为单例已经被线程A初始化，解除锁定，最终获得实例并返回；
* @version 4.0
*/
class Singleton
{
	private static volatile Singleton singleton = null;
	
	private Singleton(){}
	
	public static Singleton getInstance()
	{
		//第一次检验
		if(singleton == null){
			synchronized(Singleton.class){
				//第二次检验
				if(singleton == null){
					//创建对象，非原子操作
					singleton = new Singleton();
				}
			}
		}
		return singleton;
	}
}

• 静态内部类单例模式（推荐写法）

/**
 * 描述：静态内部类单例模式
 *
 */
class Singleton
{
	//私有的内部静态类，类加载器负责加锁
	private static class SingletonHolder
	{
		private static Singleton singleton = new Singleton();
	}
	
	private Singleton(){}
	
	public static Singleton getInstance(){
		return SingletonHolder.singleton;
	}
}