设计模式之《单例模式》的多种实现--Java

Java单例模式如何实现

 

单例模式属于创建型设计模式，该类设计模式抽象了对象创建、组织的过程，将目标类的信息进行封装，仅向外部提供获取对象的接口。

单例模式确保系统中只包含一个目标类的实例，负责完成其实例化并向外部提供该实例。一般可用于文件创建、数据库连接等辅助类，实现对系统资源的控制。

一般来说，单例模式在实现上具有私有构造方法、私有静态变量、公有返回接口等特点。以下为几种常见的单例模式实现方法。

1.饿汉模式

饿汉模式在类加载时完成实例的创建，不存在线程安全的问题，缺点在于即使未被引用也始终会存在该类的实例。

class Singleton{
    private static final Singleton singleton = new Singleton();
​
    private Singleton(){}
​
    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}

• 注意final，保证引用的实例不变。

2.懒汉模式

懒汉模式在初次获取实例时完成创建并返回，可以实现懒加载，但其缺点在于初次获取时可能需要更长的时间；适用于创建消耗大、实例使用少的情况，存在线程安全问题。

class Singleton{
    private static Singleton1 instance = null;
​
    private Singleton() { }
​
    public static Singleton getInstance() {
        if (null == instance) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

3.双重检验锁

双重检验锁是适用于多线程模式下的懒汉模式，相比于直接对整个getInstance()方法加锁，可以减少大量进入临界区的性能消耗。

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

• 第一层判断是为了在实例已经初始化时直接返回，第二层锁可以防止同时进入临界区的不同线程多次实例化对象。

• 注意volatile：

  • 由于singleton = new Singleton();并非原子操作，而是由分配内存空间、初始化对象以及将引用指向堆对象三个步骤完成，而在JVM执行时可能产生重排序，使得引用变量指向了未初始化的堆对象，导致另一个线程判断失败（第一层）获取到该未初始化的实例；如下图所示：

  • 

  • volatile关键字可以保证线程之间的可见性及有序性，使所有写操作先于读操作执行，避免上述问题。

4.利用静态内部类

1. 线程安全：与懒汉模式相同，利用类的加载保证单例对象只被实例化一次；

2. 懒加载：由于一个类只有在其静态成员初次被引用时才会被加载，即调用Singleton.getInstance()时内部类SingletonHolder才会被加载，同时初始化instance。

3. 反射安全：通过反射不能从外部类中获取内部类的属性，即不可对instance进行修改。

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

 

5.利用枚举Enum

在Java中，枚举可以看作一个类，其中也可以定义方法；而枚举中的变量可以看作该类的一个实例。枚举的构造方法限制为私有，在初次访问枚举实例时执行；而枚举中的实例定义为static final，从而只可实例化一次。

class SingleTon{}
​
enum SingleEnum{
    myEnum;          // 枚举实例
    private SingleTon singleTon;
    SingleEnum() {       // 构造方法，默认为private
        singleTon = new SingleTon();
    }
    public SingleTon getSingle(){
        return singleTon;
    }
}

实例的获取：

SingleTon s=SingleEnum.myEnum.getSingle();

 

 

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