单例模式

最新推荐文章于 2025-01-06 18:04:26 发布

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本文深入解析单例模式的定义、应用场景及五种实现方式，包括饿汉式、懒汉式、双重检查锁机制、静态内部类单例模式及枚举单例，探讨其在资源消耗过大的场景下如何优化效率和保证线程安全。

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1.定义：确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

单例模式的主要关键点：

1>构造函数不能对外开放，一般为private;

2>通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象。

3>确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在多线程环境下。

4>确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象。

2.应用场景：创建一个对象需要消耗资源过多，如要访问IO和数据库等资源，这时就要考虑

使用单例模式。

3.实现方式：

1>饿汉式模式（在程序启动或单例模式类被加载的时候，单例模式实例就已经被创建。）

public class Singleton {
    private static final Singleton mInstance = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getmInstance() {
        return mInstance;
    }
}

2>懒汉模式（当程序第一次访问单例模式实例时才被创建。）（不建议使用）

优点：单例只有在使用时才被实例化，在一定程度上节约了资源。

缺点：第一次加载时需要及时进行实例化，反应稍慢，最大的问题是每次调用getInstance都进行

同步，造成不必要的同步开销。

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

3>双重检查锁机制（双重检查锁定模式首先验证锁定条件(第一次检查)，只有通过锁定条件验证才真正

的进行加锁逻辑并再次验证条件(第二次检查)。）（使用比较多）

优点：资源利用率高，第一次执行getInstance时单例对象才会被实例化，并且能够保证线程安全和单例

对象初始化后调用getInstance不再进行同步锁。

缺点：除此加载时反应稍慢，由于java内存模型的原因偶尔会失败，在高并发环境下也有一些缺陷，虽

然概率小。

public class Singletons {
    private static Singletons sInstance=null;
    private Singletons(){}
    public void doSomething(){
        System.out.println("do sth.");
    }
    public static Singletons getsInstance(){
        if (sInstance==null){
            synchronized (Singletons.class){
                if (sInstance==null){
                    sInstance=new Singletons();
                }
            }
        }
        return sInstance;
    }
}

4>静态内部类单例模式（通过使用一个私有的静态内部类，来存储外部类的单例）(重点推荐)

诞生前景：DCL虽然在一定程度上解决了资源消耗、多余的同步、线程安全等问题，但还是在

某些情况下会出现失效问题，该问题被称为双重检查锁（DCL）失效。

优点：第一次加载Singleton类时并不会初始化sInstance,只有在第一次调用Singleton的getInstance

方法时才会导致sInstance被初始化。因此第一次调用getInstance方法会导致虚拟机加载SingletonHolder

类，这种方式不仅能确保线程安全，也能保证单例对象的唯一性，同时延迟了单例的实例化。

public class Singleton1 {
    private Singleton1(){}
    public static Singleton1 getInstance(){
        return SingletonHolder.sInstance;
    }
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton1 sInstance=new Singleton1();
    }
}

5>枚举单例

优点：简便、线程安全、任何情况下都是一个单例。

public enum  SingletonEnum {
    INSTANCE;
    public void doSomething(){
        System.out.println("do sth.");
    }
}