单例模式总结

最新推荐文章于 2025-07-27 21:56:48 发布

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#单例模式

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单例模式

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其对象实例的方法(静态方法)。

单例模式有八种方式：

1) 饿汉式(静态常量)

2) 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)
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(线程安全)

饿汉式（静态常量）应用实例

步骤如下：

构造器私有化 (防止 new )
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
代码实现

class HungrySingleton{
    //构造函数私有化，防止直接new
    private HungrySingleton(){};
    //内部创建一个HungrySingleton的实例
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
    //提供一个public 的静态方法，可以返回实例
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点

优点：写法简单，类装载的时候就完成了实例化，避免了线程同步的问题

缺点：在类装载的时候就完成了实例化，没有达到Lazy Loading的效果，如果没用过这个实例，会造成内存的浪费

这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，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（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果

结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

饿汉式通过反射或者序列化会破坏单例

懒汉式（线程不安全）

class Singleton{
    //初始化成员变量
    private static Sngleton singlenton;
    //私有化构造函数
    private Singleton(){}
    //判断是否有singleton
    public static Singleton getInstance(){
        if(singlenton ==null){
            singlenton = new Singleton();
        }
        return singlenton;
    }
}

优缺点说明：

起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。
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

结论：在实际开发中，不要使用这种方式.

懒汉式（线程安全，synchornized方法）

class Singleton{
    //初始化成员变量
    private static Sngleton singlenton;
    //私有化构造函数
    private Singleton(){}
    //加入同步代码，解决线程不安全的问题
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(singlenton ==null){
            singlenton = new Singleton();
        }
        return singlenton;
    }
}

优缺点说明：

解决了线程不安全问题
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。方法进行同步效率太低

结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

双重检查

class Singleton{
    //初始化成员变量
    private static Sngleton singlenton;
    //私有化构造函数
    private Singleton(){}
    //双重判断
    public static Singleton getInstance(){
        if(singlenton == null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(singlenton ==null){
                    singlenton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singlenton;
    }
    
}

优缺点说明：

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，这样就可以保证线程安全了。

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.

线程安全；延迟加载；效率较高
结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

为什么一个if不行：假如一个线程进入了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，这时便会产生多个实例

静态内部类

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

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。

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。

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
结论：推荐使用.

枚举

enum Singleton{
    INSTANCE;
    public void method(){}
}

public enum Singleton {

    INSTANCE;

    private String objName;


    public String getObjName() {
        return objName;
    }


    public void setObjName(String objName) {
        this.objName = objName;
    }


    public static void main(String[] args) {

        // 单例测试
        Singleton firstSingleton = Singleton.INSTANCE;
        firstSingleton.setObjName("firstName");
        System.out.println(firstSingleton.getObjName());
        Singleton secondSingleton = Singleton.INSTANCE;
        secondSingleton.setObjName("secondName");
        System.out.println(firstSingleton.getObjName());
        System.out.println(secondSingleton.getObjName());

        // 反射获取实例测试
        try {
            Singleton[] enumConstants = Singleton.class.getEnumConstants();
            for (Singleton enumConstant : enumConstants) {
                System.out.println(enumConstant.getObjName());
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

firstName
secondName
secondName
secondName

该实现可以防止反射攻击。在其它实现中，通过 setAccessible() 方法可以将私有构造函数的访问级别设置为 public，然后调用构造函数从而实例化对象，如果要防止这种攻击，需要在构造函数中添加防止多次实例化的代码。该实现是由 JVM 保证只会实例化一次，因此不会出现上述的反射攻击。

该实现在多次序列化和序列化之后，不会得到多个实例。而其它实现需要使用 transient 修饰所有字段，并且实现序列化和反序列化的方法。