单例模式

最新推荐文章于 2025-01-06 18:04:26 发布

KindSuper_liu

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分类专栏：设计模式

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本文深入探讨了单例模式的多种实现方式，包括饿汉模式、懒汉模式、双重校验锁（DCL）和静态内部类，以及枚举类实现单例的优势。详细解析了每种模式的特点、优缺点，并讨论了线程安全性和序列化问题。

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单例模式

属于创建型设计模式，为了方便的得到唯一对象，起到了全局统一管理的作用。
接下来介绍单例模式的写法。

饿汉模式

public class Singleton{
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton newInstance(){
        return instance;
    }
}

1.类的构造函数定义为private，保证其他类不能实例化此类。其他的单例类写方法也是这样的。
2.通过静态变量返回一个实例对象，我们知道静态变量的创建只会在类加载的时候创建一次，保证了唯一。
3.缺点：上来就创建对象，即使这个单例没有用到也会创建（类加载器并不需要等到某个类被首次使用到再加载它）。占内存。

懒汉模式

public class Singleton{
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
    public static Singleton newInstance(){
        if(null == instance){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

1.存在问题。在多个线程可能会并发的调用newInstance方法，导致创建多个实例。
2.优点：延时加载

双重校验锁（DCL）

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {//2
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

第一次判断空，避免执行到同步代码块，提高性能。第二次判断空，在同步代码下，再次判断确保唯一实例。

缺点：这种方式仍然不能保证线程安全，原因是在instance = new Single()；这句话在Jvm里的执行是分三步的。

在堆内开辟内存空间。
在堆内存中实例化Single里面的各个参数。
把对象指向内存空间。

由于Jvm存在乱序执行功能，所有可能第二步还没执行就先只执行了三，此时如果切换线程，由于执行了3,instance已经非空了，会被直接拿来用，这时候就会出现异常。

在JDK1.5后，只要加上了volatile，保证了instance每次均从主内存中读取，就可以解决DCL失效问题。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

静态内部类

public class Singleton{
    private static class SingletonHolder{
        public static Singleton instance = new Singleton();
    }
    private Singleton(){}
    public static Singleton newInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

这种方式同样利用了类加载机制来保证只创建一个instance实例。它与饿汉模式一样，也是利用了类加载机制，因此不存在多线程并发的问题。不一样的是，它是在内部类里面去创建对象实例。这样的话，只要应用中不使用内部类，JVM就不会去加载这个单例类，也就不会创建单例对象，从而实现懒汉式的延迟加载。也就是说这种方式可以同时保证延迟加载和线程安全。

枚举

上面提到的四种实现单例的方式都有共同的缺点：

1）需要额外的工作来实现序列化，否则每次反序列化一个序列化的对象时都会创建一个新的实例。

2）可以使用反射强行调用私有构造器（如果要避免这种情况，可以修改构造器，让它在创建第二个实例的时候抛异常）。

而枚举类很好的解决了这两个问题，使用枚举除了线程安全和防止反射调用构造器之外，还提供了自动序列化机制，防止反序列化的时候创建新的对象。不过，在实际工作中，很少看见有人这么写。

public enum Singleton{
    instance;
    public void whateverMethod(){}
}