Java实现五种单例模式

本文详细介绍了Java中五种单例模式的实现方式及其优缺点。包括懒汉式(非线程安全)、加锁同步的懒汉式(影响并发性能)、双重检查锁定的懒汉式(复杂易错)、饿汉式(启动慢但线程安全)以及静态内部类的单例模式(推荐,无锁且延迟加载)。每种模式都考虑了资源占用、启动效率和线程安全等因素。

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优点:懒加载启动快,资源占用小,使用时才实例化,无锁。
缺点:非线程安全。如果两个线程同时创建实例,依旧不能保证单例

public class Singleton1 {
	//私有的构造方法
	private Singleton1() {	
	}
	//私有的Singleton1属性
	private static Singleton1 singleton1 = null;
	//共有的方法  生成对象  
	public static Singleton1 getInstance() {
		if(singleton1 ==null) {
			singleton1 = new Singleton1();
		}
		return singleton1;
	}
}

优点:懒加载启动快,资源占用小,使用时才实例化,有锁
缺点:synchronized 为独占排他锁,并发性能差。
A加锁 B只能等待 等待队列会很长

  • 即使在创建成功以后,获取实例仍然是串行化操作。
public class Singleton2 {
	//私有的静态成员变量
	private static Singleton2 uniqueInstance = null;
	//私有化的构造方法
	private Singleton2() {
		
	}
	//共有的生成实例方法
	public static synchronized Singleton2 getInstance() {
		if(uniqueInstance ==null) {
			uniqueInstance = new Singleton2();
		}
		return uniqueInstance;
	}
}

优点:懒加载启动快,资源占用小,使用时才实例化,

  • 注:实例必须有 volatile 关键字修饰,其保证初始化完全。
  • 缺点:只有当对象为空的时候才加锁 两个if 代码实现较复杂 容易出错
public class Singleton3 {
	//私有的静态成员变量 volatile 修饰
	private volatile  static Singleton3 uniqueInstance = null;
	//私有化的构造方法
	private Singleton3() {
		
	}
	//共有的生成实例方法
	public static  Singleton3 getInstance() {
		if(uniqueInstance ==null) {
			//同步块 线程安全的创建实例
			synchronized (Singleton3.class) {
				if(uniqueInstance ==null) {
					uniqueInstance = new Singleton3();
				}
			}
		}
		return uniqueInstance;
	}
}

优点:饿汉模式天生是线程安全的,使用时没有延迟。
缺点:启动时即创建实例,启动慢,有可能造成资源浪费。
对象创建的过程:

  • 先初始化父类的静态成员变量和静态代码块
  • 再初始化子类的静态成员变量和静态代码块
  • 再初始化父类的普通成员变量和代码块,执行父类的构造方法
  • 再初始化子类的普通成员变量和代码块,执行父类的构造方法
public class Singleton4 {
	//直接在这里创建类实例,只会创建一次
	private  static Singleton4 uniqueInstance = new Singleton4();
	//私有化的构造方法
	private Singleton4() {
		
	}
	//共有的生成实例方法 需要定义为类方法 加上static
	public static  Singleton4 getInstance() {
		//直接使用已经创建好的实例
		return uniqueInstance;
	}
}

在内部定义了一个私有类型的SingletonHolder类,第一次使用这个嵌套类型的时候

  • 会调用静态函数创建实例,可以通过属性调用,因为是私有的其他人无法使用SingletonHolder,
  • 第一次调用getInstance 会通过SingletonHolder调用Singleton5的构造函数,不调用就不会触发
  • 将懒加载和线程安全完美结合的一种方式(无锁)。(推荐)
    备注:
    1. 全局共享,独一份;
    2. 构造函数不暴露(如果暴露Singleton5便不能保证一份),自己负责自己的构造;
public class Singleton5 {
		/**
	     * 类级的内部类,也就是静态的成员式内部类,该内部类的实例与外部类的实例
	     * 没有绑定关系,而且只有被调用到才会装载,从而实现了延迟加载
	     */
	private static class SingletonHolder{
		/**
		 * 静态初始化器由JVM来保证线程安全
		 */
		private static Singleton5 instance = new Singleton5();
	}
	/**
	 * 私有化构造方法
	 */
	private Singleton5() {
		
	}
	/**
	 * 共有的方法
	 */
	public static Singleton5 getInstance() {
		return SingletonHolder.instance;
	}
}

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