设计模式——单例模式

Feng March

已于 2024-04-18 07:47:22 修改

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分类专栏：垃圾文章标签：设计模式单例模式 java

于 2024-04-17 20:01:18 首次发布

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本文详细介绍了单例设计模式的原理，比较了饿汉式、懒汉式、线程不安全版本以及使用synchronized、双重检查锁和静态内部类实现的线程安全版本，帮助理解其实现和优化策略。

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单例设计模式

单例设计模式

单例设计模式

单例设计模式是一种常见的软件设计模式，其核心思想是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。

在实现单例模式时，通常需要考虑以下几点：

私有构造函数：将类的构造函数定义为私有，避免外部实例化。
静态成员变量：在类的内部创建一个静态的成员变量来保存该类的唯一实例。
静态方法：提供一个静态方法来获取类的实例。
线程安全性：保证多线程环境下线程安全。

单例模式包括懒汉式和饿汉式两种创建模式。

饿汉式

优点：

实现简单，线程安全
类加载时完成实例化，避免了线程安全问题

缺点：在类加载时就初始化，可能会浪费内存。

静态变量

public class Singleton {  
   private static Singleton instance = new Singleton();  

    private Singleton() {}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
        return instance;  
    }  
}

静态代码块

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

枚举

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
  
    // 提供获取单例对象的方法  
    public static Singleton getInstance() {  
        return INSTANCE;  
    }  
}

懒汉式

懒加载，需要时才会进行实例化

线程不安全

在多线程环境下会出现线程安全问题

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

线程安全——sychronized锁

每次获取实例都需要同步操作，性能较低

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

线程安全——双重检查锁

public class Singleton {  
    // volatile关键字确保多线程正确处理instance的可见性和禁止指令重排序优化  
    private volatile static Singleton instance;  
  
    private Singleton() {}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
        if (instance == null) { // 第一次检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块  
            synchronized (Singleton.class) {  
                if (instance == null) { // 第二次检查实例是否存在，如果不存在才创建实例  
                    instance = new Singleton();  
                }  
            }  
        }  
        return instance;  
    }  
}

线程安全——静态内部类

public class Singleton {  
    private Singleton() {}  
  
    // 静态内部类，类加载的时候不会初始化，只有调用getInstance()方法时才会初始化  
    private static class SingletonHolder {  
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
  
    public static Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}