单例形式模式

最新推荐文章于 2025-11-27 10:55:11 发布

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JAVA单例模式的几种实现方法
1.饿汉式单例类
package pattern.singleton;
//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化 
public class Singleton1 {
    //私有的默认构造子
    private Singleton1() {}
    //已经自行实例化 
    private static final Singleton1 single = new Singleton1();
    //静态工厂方法 
    public static Singleton1 getInstance() {
        return single;
    }
}


2.懒汉式单例类
package pattern.singleton;
//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化 
public class Singleton2 {
    //私有的默认构造子
    private Singleton2() {}
    
    //注意，这里没有final    
    private static Singleton2 single;
    
    //只实例化一次
    static{
        single = new Singleton2();
    }
    
    //静态工厂方法 
    public synchronized  static Singleton2 getInstance() {
         if (single == null) {  
             single = new Singleton2();
         }  
        return single;
    }
}
        在上面给出懒汉式单例类实现里对静态工厂方法使用了同步化，以处理多线程环境。有些设计师在这里建议使用所谓的"双重检查成例".必须指出的是，"双重检查成例"不可以在Java 语言中使用。不十分熟悉的读者，可以看看后面给出的小节。 同样，由于构造子是私有的，因此，此类不能被继承。饿汉式单例类在自己被加载时就将自己实例化。即便加载器是静态的，在饿汉式单例类被加载时仍会将自己实例化。单从资源利用效率角度来讲，这个比懒汉式单例类稍差些。从速度和反应时间角度来讲，则比懒汉式单例类稍好些。然而，懒汉式单例类在实例化时，必须处 
理好在多个线程同时首次引用此类时的访问限制问题，特别是当单例类作为资源控制器，在实例化时必然涉及资源初始化，而资源初始化很有可能耗费时间。这意味着出现多线程同时首次引用此类的机率变得较大。 
　　饿汉式单例类可以在Java 语言内实现， 但不易在C++ 内实现，因为静态初始化在C++ 里没有固定的顺序，因而静态的m_instance 变量的初始化与类的加载顺序没有保证，可能会出问题。这就是为什么GoF 在提出单例类的概念时，举的例子是懒汉式的。他们的书影响之大，以致Java 语言中单例类的例子也大多是懒汉式的。实际上，本书认为饿汉式单例类更符合Java 语言本身的特点。


3.登记式单例类.
package pattern.singleton;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

//登记式单例类.
//类似Spring里面的方法，将类名注册，下次从里面直接获取。

public class Singleton3 {
    private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
    static{
        Singleton3 single = new Singleton3();
        map.put(single.getClass().getName(), single);
    }
    
    //保护的默认构造子
    protected Singleton3(){}
    
    //静态工厂方法,返还此类惟一的实例
    public static Singleton3 getInstance(String name) {
        if(name == null) {
            name = Singleton3.class.getName();
            System.out.println("name == null"+"--->name="+name);
        }
        if(map.get(name) == null) {
            try {
                map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());
            } catch (InstantiationException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return map.get(name);
    }
    
    //一个示意性的商业方法
    public String about() {    
        return "Hello, I am RegSingleton.";    
    }    
    public static void main(String[] args) {
        Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);
        System.out.println(single3.about());
    }
}

饿汉式单例类

   Java代码
    
  
publicclassSingleton
{
privateSingleton(){
}
privatestaticSingletoninstance=newSingleton();
privatestaticSingletongetInstance(){
returninstance;
}
}

饿汉式提前实例化，没有懒汉式中多线程问题，但不管我们是不是调用getInstance()都会存在一个实例在内存中

内部类式单例类

   Java代码
    
  
publicclassSingleton
{
privateSingleton(){
}
privateclassSingletonHoledr(){
privatestaticSingletoninstance=newSingleton();
}
privatestaticSingletongetInstance(){
returnSingletonHoledr.instance;
}
}

内部类式中，实现了延迟加载，只有我们调用了getInstance(),才会创建唯一的实例到内存中.并且也解决了懒汉式中多线程的问题.解决的方式是利用了Classloader的特性.

懒汉式单例类

   Java代码
    
  
publicclassSingleton
{
privateSingleton(){
}
privatestaticSingletoninstance;
publicstaticSingletongetInstance(){
if(instance==null){
returninstance=newSingleton();
}else{
returninstance;
}
}
}

在懒汉式中，有线程A和B，当线程A运行到第8行时，跳到线程B，当B也运行到8行时，两个线程的instance都为空，这样就会生成两个实例。解决的办法是同步：

可以同步但是效率不高：

   Java代码
    
  
publicclassSingleton
{
privateSingleton(){
}
privatestaticSingletoninstance;
publicstaticsynchronizedSingletongetInstance(){
if(instance==null){
returninstance=newSingleton();
}else{
returninstance;
}
}
}

这样写程序不会出错，因为整个getInstance是一个整体的"critical section"，但就是效率很不好，因为我们的目的其实只是在第一个初始化instance的时候需要locking(加锁)，而后面取用instance的时候，根本不需要线程同步。于是聪明的人们想出了下面的做法：

双检锁写法：

   Java代码
    
  
publicclassSingleton{
privatestaticSingletonsingle;//声明静态的单例对象的变量
privateSingleton(){}//私有构造方法
publicstaticSingletongetSingle(){//外部通过此方法可以获取对象
if(single==null){
synchronized(Singleton.class){//保证了同一时间只能只能有一个对象访问此同步块
if(single==null){
single=newSingleton();
}
}
}
returnsingle;//返回创建好的对象
}
}

思路很简单，就是我们只需要同步（synchronize）初始化instance的那部分代码从而使代码既正确又很有效率。这就是所谓的“双检锁”机制（顾名思义）。很可惜，这样的写法在很多平台和优化编译器上是错误的。原因在于：instance = newSingleton()这行代码在不同编译器上的行为是无法预知的。一个优化编译器可以合法地如下实现instance = new Singleton(): 1. instance = 给新的实体分配内存 2. 调用Singleton的构造函数来初始化instance的成员变量现在想象一下有线程A和B在调用getInstance，线程A先进入，在执行到步骤1的时候被踢出了cpu。然后线程B进入，B看到的是instance 已经不是null了（内存已经分配），于是它开始放心地使用instance，但这个是错误的，因为在这一时刻，instance的成员变量还都是缺省值，A还没有来得及执行步骤2来完成instance的初始化。当然编译器也可以这样实现： 1. temp = 分配内存 2. 调用temp的构造函数 3. instance = temp 如果编译器的行为是这样的话我们似乎就没有问题了，但事实却不是那么简单，因为我们无法知道某个编译器具体是怎么做的，因为在Java的memory model里对这个问题没有定义。双检锁对于基础类型（比如int）适用。很显然吧，因为基础类型没有调用构造函数这一步。