JAVA 设计模式一之单例模式

目录

一   定义

二  分类

三 详解

1.饿汉式(静态常量)

2.饿汉式(静态变量)

3.懒汉式(线程不安全)

4.懒汉式(线程安全，同步方法)

5.懒汉式(线程安全，同步代码块)

6.双重检查(推荐使用)

7.静态内部类(推荐使用)

8.枚举(推荐使用)

四.单例模式在jdk中使用

五.单例模式使用场景

一   定义

一个类模板，在整个系统运行过程中，只允许产生一个实例，有且只有一个

二  分类

8种

1.饿汉式(静态常量)

2.饿汉式(静态代码块)

3.懒汉式(线程不安全)

4.懒汉式(线程安全，同步方法)

5.懒汉式(线程安全，同步代码块)

6.双重检查（推荐使用）

7.静态内部类 （推荐使用）

8.枚举 （推荐使用）

三 详解

1.饿汉式(静态常量)

步骤如下

1）构造器私有化（防止new）

2) 类的内部创建对象

3）向外暴露一个静态的公共方法

public class SingletonTest01{
    //测试
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2);//true
        System.out.println("instance.hashCode=" + instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
    

}
//饿汉式(静态变量)
class Singleton{
    //1.构造器私有化，防止外部能new
    private Singleton(){

    }

    //2.在类内部创建对象实例
    private final static Singleton instance = new Singleton();

    //3.提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }


}
           

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。如果从始至终未使用过这个实例，则会造成内存的浪费

结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

2.饿汉式(静态变量)

class Singleton{
    //1.构造器私有化，外部能new
    private Singleton(){
    }
    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance;
    
    static{ //在静态代码块中，创建单例对象
        instance = new Singleton();
        
    }
    
    //3.提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}
           

优缺点说明：

1）这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的

2）结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

3.懒汉式(线程不安全)

Class singleton{
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    //提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance
    //即懒汉式
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
           

优缺点说明

1）起到了lazy loading的效果，但是只能在单线程下使用

2）如果在多线程下，一个线程进入了if(singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式

3）结论：在实际开发中，不要使用这种方式

4.懒汉式(线程安全，同步方法)

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

优缺点说明

1）解决了线程不安全问题

2）效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了，方法进行同步效率太低

3）结论：在实际开发中，不推荐使用这种方法

5.懒汉式(线程安全，同步代码块)

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

优缺点说明

1）这种方法，本意是相对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的代码块

2）但是这种同步并不能起到线程同步的作用，跟第三种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if(singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例

3）结论：在实际开发中，不能使用这种方式

6.双重检查(推荐使用)

class Singleton{
    private static volatile Singleton instance;
    
    private Singleton(){}
    
    //加入双重检查代码，解决线程安全问题，同时解决懒加载问题
    public staitc Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
           

优缺点说明

1）Double-check概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次if(singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了

2）这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if(singleton == null),直接return实例化对象，也避免反复进行方法同步

3）线程安全；延迟加载；效率较高

4）结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

7.静态内部类(推荐使用)

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

优缺点说明

1) 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程

2）静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化

3）类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，jvm帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的

4）优点：避免了线程安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

5）结论：推荐使用

8.枚举(推荐使用)

enum Singleton{
    INSTANCE;
    public void sayOk(){
        System.out.println('ok')
    }
}
           

public  class Test{
     public static void main(String[] args){
         Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
         Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
         System.out.println(instance == instance2);
         
         System.out.println(instance.hashCode());
         System.out.println(instance2.hashCode());
         
         instance.sayOk();
     }
 }
           

优缺点说明

1）借助jdk1.5中添加的枚举来实现单例模式，不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象

2）这种方式是Effective java作者Josh Bloch 提倡的方式

3）结论： 推荐使用

四.单例模式在jdk中使用

Runtime 就是典型的饿汉式单例

五.单例模式使用场景

1.需要频繁的进行创建和销毁对象

2.创建对象时耗时过多或耗费资源过多

3.经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象（比如数据源，session工厂）