单例模式——懒汉、饿汉

本文介绍了单例模式的特点及其应用场景,并详细对比了懒汉式和饿汉式的实现方式及线程安全性。
单例模式有以下特点:
  1、单例类只能有一个实例。
  2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
  3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

  单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。

懒汉单例:要用的时候再实例化,非线程安全。

public class Singleton {  
    private Singleton() {}  
    private static Singleton single=null;  
    //静态工厂方法   
    public static Singleton getInstance() {  
         if (single == null) {    
             single = new Singleton();  
         }    
        return single;  
    }  
}  

饿汉单例:线程安全

//在类初始化时,已经自行实例化   
public class Singleton1 {  
    private Singleton1() {}  
    private static final Singleton1 single = new Singleton1();  
    //静态工厂方法   
    public static Singleton1 getInstance() {  
        return single;  
    }  
}  
区别

饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了,相比占内存。

而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。

线程安全:

饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题。

懒汉式本身是非线程安全的。



### 单例模式中的懒汉式与饿汉式 #### 饱度对比 饿汉式会在类装载时就完成实例化,无论后续是否会实际使用这个对象。而懒汉式则是在第一次被请求时才进行实例化操作[^1]。 #### 性能影响 由于懒汉式的首次访问会有一定的初始化开销,因此在初次获取实例时可能会有短暂的性能延迟;然而一旦实例创建完毕后,其表现与其他任何单例形式无异。相比之下,饿汉式虽然一开始就完成了实例化过程,但如果程序运行期间从未用到此单例,则会造成资源浪费[^3]。 #### 线程安全性考量 对于多线程环境下的应用来说,简单的懒汉实现在并发场景下存在安全隐患——多个线程可能几乎同时发现`lazyMan==null`并各自创建新的实例,从而破坏了单例原则。为了防止这种情况发生,可以通过加锁机制来确保线程安全,比如采用同步方法或者更高效的双重检查锁定(Double-Checked Locking)[^5]。 #### 编码实践示例 ##### 饿汉式实现 ```java public class Singleton { // 类加载即已完成实例化 private static final Singleton instance = new Singleton(); // 私有构造函数阻止外部new对象 private Singleton(){} // 提供全局访问点 public static Singleton getInstance(){ return instance; } } ``` ##### 懒汉式简单版(非线程安全) ```java public class LazySingleton{ private static LazySingleton instance; private LazySingleton(){} public static LazySingleton getInstance(){ if(instance == null){ instance = new LazySingleton(); } return instance; } } ``` ##### 懒汉式改进版(线程安全, 使用synchronized关键字) ```java public class ThreadSafeLazySingleton{ private static volatile ThreadSafeLazySingleton uniqueInstance; private ThreadSafeLazySingleton(){} /** * 加入volatile修饰符以及synchronized关键字保证线程安全, * 同时减少不必要的同步带来的性能损耗. */ public static synchronized ThreadSafeLazySingleton getInstance(){ if(uniqueInstance == null){ uniqueInstance = new ThreadSafeLazySingleton(); } return uniqueInstance; } } ``` ##### 懒汉式优化版本(双重校验锁) ```java public class DoubleCheckLockingSingleton { private static volatile DoubleCheckLockingSingleton uniqueInstance; private DoubleCheckLockingSingleton() {} public static DoubleCheckLockingSingleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { // 第一次检查 synchronized (DoubleCheckLockingSingleton.class) { if (uniqueInstance == null) { // 第二次检查 uniqueInstance = new DoubleCheckLockingSingleton(); } } } return uniqueInstance; } } ```
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