单例设计模式

     单例设计模式是应用最广的模式之一，也是最简单的设计模式，很多初学程序员首先接触的就是它。当然，使用它的时候也非常简单。下面我们就一起来看看吧

 

定义：      

   确保某一个类在整个系统中只有一个实例

使用场景：

针对比较耗时的操作，比如访问数据库，请求网络等等

  模式：

1.懒汉式

2.饿汉式

3.静态内部类

 

在开始介绍单例模式的模式之前，我先介绍几个概念，这样有助于更好的去理解单例模式。

DCL(Double Check Lock):双重锁机制

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;
    }
}

这是DCL的显示（当然你也可以把DCL理解为懒汉式），那么我们来分析一下上面的代码

由于指令重排的原因，有可能导致在对象还没有被初始化的时候就进行引用，最终导致错误。那么这个问题有什么办法可以解决吗？答案肯定是有的，那就是volatile关键字

 

volatile关键字

 

Java语言提供了一种稍弱的同步机制，即volatile变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。当把变量声明为volatile类型后，编译器与运行时都会注意到这个变量是共享的，因此不会将该变量上的操作与其他内存操作一起重排序。volatile变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可见的地方，因此在读取volatile类型的变量时总会返回最新写入的值。因此被声明为volatile的字段具备两种特性：

1.保证此变量对所有的线程的可见性

2.禁止指令重排序优化

 

所以对于使用了volatile关键字的变量来说，不用担心指令重排会导致使用单例模式的时候出现错误了。

 

模式说明：

1.懒汉式

  

public class Singleton {

    private volatile static Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

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

优点：资源利用率高，第一次执行getInstance时单例对象才会被初始化，效率高。

缺点：第一次加载时反应稍慢

注：DCL模式（懒汉式）是使用最多的单例实现方式，它能够在需要时才实例化单例对象，并且能够在绝大多数场景下保证单例对象的唯一性，一般都能满足需求。

 

2.饿汉式

public class Singleton {

    private final static Singleton singleton = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

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

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。

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。

 

3.静态内部类单例模式

public class Singleton {

    private Singleton() {
    }

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

当第一次加载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初始化。

因此，第一次调用getInstance方法会导致虚拟机加载SingletonHolder类。

优点：能够确保线程安全，也能保证单例对象的唯一性，同时也延迟了单例的实例化

 

当然，对于单例模式而言，其实现方式肯定不止上面的几种，像还有枚举单例等等。但是在实际的开发过程中，我们一般采用懒汉式或者内部静态类单例模式，因为这两种方式都是线程安全且单例对象唯一，同时又能不消耗内存的。好了，单例模式讲解到这里就结束了，欢迎大家在下面留言~~~~