一文带你了解单例模式

1.基本介绍

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

2.实现方式

通常单例模式在Java语言中，有两种构建方式：

• 懒汉式—线程不安全：最基础的实现方式，线程上下文单例，不需要共享给所有线程，也不需要加synchronize之类的锁，以提高性能。
• 懒汉式—线程安全：加上synchronize之类保证线程安全的基础上的懒汉模式，相对性能很低，大部分时间并不需要同步
• 饿汉方式。指全局的单例实例在类装载时构建。 [2]
• 双检锁式。在懒汉式基础上利用synchronize关键字和volatile关键字确保第一次创建时没有线程间竞争而产生多个实例，仅第一次创建时同步，性能相对较高
• 登记式。作为创建类的全局属性存在，创建类被装载时创建
• 枚举。java中枚举类本身也是一种单例模式

三大要素：

• 私有的构造方法;
• 指向自己实例的私有静态引用；
• 以自己实例为返回值的静态的公有方法。

3.相关实例

①饿汉式单例(线程安全)

阐述:见名知义，“饿汉”说明它很“饥饿”，迫切需要找到吃的，这里也就是我们所说的实例。为什么说它是线程安全的呢？因为我们一开始就创建一个这样的实例，其他线程在访问前这个实例就已经创建完成，在类的生命周期中只创建一次，所以饿汉单例天生就是线程安全的。

// 饿汉式单例示例
class Singletone {

    private static  Singletone singleton = new Singletone();

    // 懒汉式
    private Singletone() {

    }

    // 保证返回一个实例
    public static Singletone getSingleton() {
        return singleton;
    }

}


public class EHanShi {

    public static void main(String[] args) {
        Singletone singleton1 = Singletone.getSingleton();
        Singletone singleton2 = Singletone.getSingleton();
        System.out.println(singleton1==singleton2);

    }
}

输出结果为: true

②懒汉单例（需要加双重检查锁来保证线程安全）

阐述: 所谓懒汉模式，就是像一个“懒汉”一样，需要用到创建实例了程序再去创建实例，不需要创建实例程序就“懒得”去创建实例。为什么说它不是线程安全的呢？因为在高并发的情况下懒汉单例就可能创建多个，这样不仅违背了单例的原则，也会在造成使用不同实例造成的线程安全问题，所以懒汉单例需要加锁。

// 懒汉单例 线程不安全 需要双重检查锁保证在JVM中只能有一个实例
class Singleton {

    // 使用volatile禁止指令重排序
    private static volatile Singleton singleton;

    // 懒汉式
    private Singleton() {

    }

    // 保证返回一个实例
    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {  // 第一层锁
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) { //第二层锁
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }

}

public class LanHanShi {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton s1 = Singleton.getSingleton();
        Singleton s2 = Singleton.getSingleton();
        System.out.println(s1 == s2);

    }

}

输出结果为: true

4.总结

懒汉式和饿汉式区别点：

• 饿汉模式是典型的空间换取时间，当类装载的时候就会创建类的实例，不管你用不用，先创建出来，然后每次调用的时候就不需要再判断了，节省了运行时间。但如果一直没有人调用，这种浪费的空间就不值得，特别是在空间不足的情况下。
• 懒汉模式是这是一种时间换空间的做法，要想线程安全，大家第一想到的便是下面这种方式，就是在getSingleton方法加上synchronized关键字，但是这种方式也有致命的缺点，那就是并发率太低。