单例设计模式介绍

最新推荐文章于 2022-06-20 11:21:38 发布

原创最新推荐文章于 2022-06-20 11:21:38 发布 · 233 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java

设计模式专栏收录该内容

2 篇文章

订阅专栏

本文详细介绍了Java中的单例设计模式，包括饿汉式、懒汉式、双重检查、静态内部类和枚举五种实现方式。总结了各种方式的优缺点，特别强调了线程安全和延迟加载的重要性。推荐使用双重检查和静态内部类实现，以兼顾线程安全和性能。

1 单例设计模式介绍

类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个软件系统中对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）。

2 单例设计模式八种方式

饿汉式(静态常量）
饿汉式(静态代码块)
懒汉式(线程不安全)
懒汉式(线程安全，同步方法)
双重检查
静态内部类
枚举

2.1 饿汉式(静态常量)

2.1.1 步骤如下

构造方法有化（防止 new）
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法

2.1.2 代码实现

class Single{
    //1.构造器私有化，外部不能new
    private Single(){}
    //2.本类内部创建对象实例，类加载时就实例化一个对象
    private final static Single single = new Single();
    //3.提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Single getInstance(){
        return  single;
    }
}

2.1.3优缺点说明

1）优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题
2）缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始
至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
结论：这种单例模式可用，但是可能会造成内存浪费

2.2 饿汉式（静态代码块）

2.2.1 代码实现

class Single {
    private static Single single;
    //静态代码块，代码块执行时，创建单例
    static {
        single = new Single();
    }
    private Single(){}
    public static Single getInstance(){
        return single;
    }
}

2.2.2 优缺点说明

这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块
中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优
缺点和上面是一样的。
结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

2.3 懒汉式(线程不安全)

2.3.1 代码实现

class Single{
    private static Single single;
    private Single(){
    }
    //当调用getInstance才创建单例对象
    public static Single getInstance(){
        if(single == null){
            single = new Single();
        }
        return single;
    }
}

2.3.2 优缺点说明

1）起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用
2）如果在多线程下，一个线程进入了if(single == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。
3）结论：在实际开发中，不要使用这种方式。

2.4 懒汉式(线程安全，同步方法)

2.4.1 代码实现

class Single {
    private static Single single;
    private Single(){}
    //加入了同步代码，解决线程不安全问题
    public static synchronized Single getInstance(){
        if(single == null ){
            single = new Single();
        }
        return  single;
    }
}

2.4.2 优缺点说明

1）解决了线程不安全问题
2）效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法执行同步效率太低
3）结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式。

2.5 双重检查

2.5.1 代码实现

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

2.5.2 优缺点说明

1）双重检查概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次if(single==null)检查，这样就可以保证线程安全了
2）这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时,判断if(single == null),直接return实例化对象，也避免的反复进行方法同步
3）线程安全；延迟加载；效率较高
4）结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

2.6 静态内部类

2.6.1 代码实现

class Single {
    private Single(){}
    private static class SingleInstance{
        private static final Single INSTANCE = new Single();
    }
    public static Single getInstance(){
        return SingleInstance.INSTANCE;
    }
}

2.6.2 优缺点说明

这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程
静态内部类方式在Single类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingleInstance类，从而完成Single的实例化。
类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的
优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高,推荐使用

2.7 枚举

2.7.1 代码实现

enum  Single {
   INSTANCE;
}

2.6.2 优缺点说明

这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
推荐使用

3 单例模式注意事项和细节说明

1）单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提供系统性能
2）当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new
3) 单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多（即：重量级对象），但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据或文件的对象（比如数据源、session工厂等）