设计模式之单例模式介绍

定义:单例模式保证在整个软件系统内存中只存在一个类的实例,并且该类只有一个方法可以获取实例。属于创建型设计模式。

注意:必须将该类的构造方法私有化。

单例模式的七种写法:

饿汉式(静态常量):
/**
 * 使用静态常量的饿汉式单例模式demo
 */
public class EagerSingletonDemo1 {

    private static final EagerSingletonDemo1 INSTANCE = new EagerSingletonDemo1();

    private EagerSingletonDemo1(){

    }

    public static EagerSingletonDemo1 getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

}
//优点:线程安全,简单。
//缺点:不属于懒加载,在装载该类时会立即初始化该变量,浪费内存。可以实际使用
饿汉式(静态常量加静态代码块):
/**
 * 使用静态常量的饿汉式单例模式demo,用静态代码块创建并初始化。
 */
public class EagerSingletonDemo2 {

    private static final EagerSingletonDemo2 INSTANCE;

    private EagerSingletonDemo2(){

    }
    static {
        INSTANCE = new EagerSingletonDemo2();
    }
    public static EagerSingletonDemo2 getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

}

//优点:线程安全,简单。
//缺点:不属于懒加载,在装载该类时会立即初始化该变量,浪费内存。可以实际使用
懒汉式(线程不安全):
/**
 * 懒汉式单例模式线程不安全
 */
public class LazyLoadingSingletonDemo1 {

    private static LazyLoadingSingletonDemo1 INSTANCE;

    private LazyLoadingSingletonDemo1(){

    }

    public static LazyLoadingSingletonDemo1 getInstance(){
        if (INSTANCE == null){
            INSTANCE = new LazyLoadingSingletonDemo1();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

//该方式存在线程安全问题,在实际中绝不能使用。
懒汉式(线程安全)
/**
 * 懒汉式单例模式线程安全,方法级同步
 */
public class LazyLoadingSingletonDemo1 {

    private static LazyLoadingSingletonDemo1 INSTANCE;

    private LazyLoadingSingletonDemo1(){

    }

    public static synchronized LazyLoadingSingletonDemo1 getInstance(){
        if (INSTANCE == null){
            INSTANCE = new LazyLoadingSingletonDemo1();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

//优点:线程安全,懒加载。
//缺点:每次调用该方法都要进行同步,性能差,不推荐使用。
双重检查懒汉式:
public class DoubleCheckLazyLoadingSingletonDemo {

    //该变量必须用volatile修饰,保证该变量线程可见,保证对单例的初始化立马被其他线程所知晓。
    private volatile static DoubleCheckLazyLoadingSingletonDemo instance;
    private DoubleCheckLazyLoadingSingletonDemo(){

    }
    public static DoubleCheckLazyLoadingSingletonDemo getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (DoubleCheckLazyLoadingSingletonDemo.class){
                if (instance == null){
                    instance = new DoubleCheckLazyLoadingSingletonDemo();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
//懒加载,线程安全,只有第一批进去的线程要同步,剩下的不需要同步,性能也好。推荐使用。

使用静态内部类实现单例:

静态内部类的特点:

  1. 装载外部类时不会装载静态内部类。
  2. JVM保证类的装载过程线程安全。
  3. 只装载一次。
/**
 * 使用静态内部类实现单例模式demo。
 */
public class StaticInnerClassSingletonDemo {
    private StaticInnerClassSingletonDemo(){

    }
    private static class InnerClass{
        private static final StaticInnerClassSingletonDemo instance = new StaticInnerClassSingletonDemo();
    }

    /**
     * 调用这个方法时会装载InnerClass类,初始化实例,并且线程安全,并且只会装载一次。
     * @return
     */
    public static StaticInnerClassSingletonDemo getInstance(){
        return InnerClass.instance;
    }

}
//优点:懒加载,线程安全。推荐使用。
使用枚举方式实现单例:
/**
 * 使用枚举方式实现单例。
 */
public enum SingletonWithEnum {
    INSTANCE(1,2);

    private int a;
    private int b;

    private SingletonWithEnum(int a, int b) {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }

    public void SumAB(){
        System.out.println(a+b);
    }
}

//测试通过
public void testSingletonWithEnum(){
        SingletonWithEnum instance = SingletonWithEnum.INSTANCE;
        SingletonWithEnum instance2 = SingletonWithEnum.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance2);
        instance.SumAB();
    }

//线程安全,并且可以防止反序列化创建新对象。

总结:

单例模式注意事项和细节说明:

  1. 单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象,节省了系统资源,对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能。
  2. 当想要实例化一个单例类的时候,必须要记住使用响应的获取对象的方法。而不是使用new。
  3. 单例模式的使用场景:需要频繁进行创建和销毁的对象,创建对象耗时耗资源过多,但又经常使用(数据源,工厂等)。
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