定义:
指一个类只有一个实例,且该类能自行创建这个实例的一种模式.
特点:
单例类只有一个实例对象;
该单例对象必须由单例类自行创建;
单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点;
应用场景:
多线程中的线程池、数据库的连接池、网站的计数器、Web 应用的配置对象、应用程序中的对话框、 系统中的缓存等常常被设计成单例
模式结构:
1.单例类:包含一个实例且能自行创建这个实例的类
2.访问类:使用单例的类
实现:
单例模式的实现通常又分为了6种实现方式
1.饿汉式
总述:如果要写一个单例模式,要私有构造函数,对外提供唯一对象实例。
本文共有6种写法,仅供参考(全篇阅读约10分钟)
1.饿汉式
优点: 在多线程情况下,该方法创建的单例是线程安全的(立即加载)
缺点: 由于instance 是由静态修饰的,所以在加载类之前就会将instance 加载到方法区中,如果长时间不用,这样会长时间占用内存。
public class HungrySingleton { private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton(); private HungrySingleton() {}; public HungrySingleton getHungrySingleton() { return instance; } }
2.懒汉式(Unsafe)
优点:只有在使用时才会被创建,不会在初始化时消耗大量内存
缺点:线程是不安全的。当被多个线程调用时,线程是不安全,需要在获取实例方法添加synchronized
public class LazySingleton { private static LazySingleton instance ;
private LazySingleton() {} public LazySingleton getLayzSingleton() { if(instance == null) instance = new LazySingleton(); // return instance; return LazySingleton.instance; ////此种写法更直观,可以看出是某个类的实例变量 } }
3.懒汉式(security)
优点:只有在使用时才会被创建,不会在初始化时消耗内存,同时又确保了线程是安全的
缺点:虽然保证线程是安全,由于加了同步锁会在并发访问时影响性能
public class LazySingletonSecurity { private static LazySingletonSecurity instance; private LazySingletonSecurity() {} public synchronized LazySingletonSecurity getInstance() { if(instance == null) instance = new LazySingletonSecurity(); return instance; // return LazySingletonSecurity.instance; } }
4.懒汉式(double check)
在示例3中,在getInstance()获取实例的方法是同步的,其目的是为了防止多个线程在获取实例时并发的创建多个对象,但是这样影响了访问的效率,既然是为了防止多线程并发访问,那我们可以把同步方法改成同步代码块,在创建instance 实例处加上同步代码块,当线程1访问instance == null;进来拿到同步锁,将实例创建完成才释放锁,当线程2访问时,instance 已经不等于null 直接返回了实例。
优点:在使用时都会被创建,访问效率高、线程安全
缺点:可能会实现空指针情况
public class LazySingletonDoubleCheck { private static LazySingletonDoubleCheck instance; private LazySingletonDoubleCheck() {} /** * synchronized处:当线程1执行完创建实例释放锁后,线程2执行到此处代码时,得到实例不等于null,于是 * 返回拿到了返还的实例,可能这样解释你觉得怎么会出现这种情况,但这种情况确实会出现,是因为java * 的happens-before规则导致的,在代码编译后,编译器和处理器会进行优化处理,但在在堆内存创建 * 对象后直接返回了,可能还没有将对象的一些属性初始化完成,而线程2得到的实例可能会出现空指针的情况。 */ public LazySingletonDoubleCheck getInstance() { if(instance == null) { synchronized (LazySingletonDoubleCheck.class) { if (instance == null) instance = new LazySingletonDoubleCheck(); } } return instance; } }
5.懒汉式(volatile security)
优点:在使用时都会被创建,访问效率高、线程安全
缺点:如果对关键字性能不了解,这种写法可能不太会被接受
volatile:虽然不能保证原子性,但保证内存的可见性,即多个线程看到的数据是同一份,它在加载读的时候,会保证所有写的操作完成之后,才会去读,即保证了在创建对象的时候会保证对象完全初始化创建完成。
public class LazySingletonVolatileSecurity { private static volatile LazySingletonVolatileSecurity instance; private LazySingletonVolatileSecurity() {}; public LazySingletonVolatileSecurity getInstance() { if (instance == null) { synchronized (LazySingletonVolatileSecurity.class) { if(instance == null) instance = new LazySingletonVolatileSecurity(); } } return instance; } }
6.静态内部类(inner_static)
优点:
1.被static 修饰的类,只有使用到时才会进行加载,而且只加载1次
2.这种方式是通才内部类调用外部类构造函数,同时提供1种对外访问的方法来实现的
缺点:需要对jvm加载class的时机掌握的比较清楚
public class LazySingletonInnerStatic { private LazySingletonInnerStatic() {} private static class InnerClass{ private static final LazySingletonInnerStatic instace = new LazySingletonInnerStatic(); } public LazySingletonInnerStatic getInstance() { return LazySingletonInnerStatic.InnerClass.instace; } }