设计模式之单例模式

设计模式总结

尚硅谷设计模式学习笔记
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单例模式

单例设计模式介绍

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，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对象实例的方法（静态方法）。

单例设计模式八种方式

1. $饿汉式（静态常量）$
2. $饿汉式（静态代码块）$
3. 懒汉式（线程不安全）
4. 懒汉式（线程安全，同步方法）
5. 懒汉式（线程安全，同步代码块）
6. $双重检查$
7. $静态内部类$
8. $枚举$

饿汉式（静态常量）

步骤：

1. 构造器私有化（防止new）

2. 类的内部创建对象

3. 向外暴露一个静态的公共方法

4. 代码实现

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

优缺点说明：

1. 优点：这种写法简单，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：这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，在类装载的时候就完成实例化，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式导致类装载，如果从未使用过，则会造成内存的浪费。
3. 结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费。

饿汉式（静态代码块）

代码：

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    static {
        singleton = new Singleton();
    }
    private Singleton() {

    }
    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
}

优缺点说明：

1. 这种方式和饿汉式（静态常量）类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码中。
1. 结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费。

懒汉式（线程不安全）

代码：

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

优缺点说明：

1. 优点：起到了**Lazy Loading**的效果，但是只能在单线程下使用。
1. 缺点：如果在多线程下，一个线程进入了if（singleton == 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，这是便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。
1. 结论：在实际开发中，**不要使用**这种方式。

懒汉式（线程安全，同步方法）

代码：

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private Singleton() {}

    public static synchronized Singleton getInstance() 	{
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

优缺点说明：

1. 优点：解决了**线程安全**问题
1. 缺点：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代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。**方法进行同步效率太低**。
1. 结论：在实际开发中，**不推荐**使用这种方式。

懒汉式（线程安全，同步代码块）

代码：

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private Singleton() {}

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

双重检查

代码：

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private Singleton() {}

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

优缺点说明：

1. 优点：Double-Check 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(singleton == null)检查，这样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(singleton == 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

静态内部类

代码：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton singleton;
    private Singleton() {}

    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点说明：

1. 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。
2. 静态内部类方式在Singleton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SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
3. 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，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。
4. 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。
5 结论：推荐使用。

枚举

代码：

enum Singleton{
    INSTANCE;
}

//测试代码
public class SingletonTest {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance2);

        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
        
    }
}

优缺点说明：

1. 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。
2. 这种方式是Effective java作者Josh Bloch提倡的方式
3. 结论：推荐使用。