七种方法实现单例模式

笔记来源：尚硅谷

目录

• 一、单例模式的介绍
• 二、饿汉式应用实例
• 饿汉式（静态常量）
• 饿汉式（静态代码块）
• 三、懒汉式应用实例
• 懒汉式（线程不安全，不推荐使用)
• 懒汉式（线程安全，同步方法，也不推荐)
• 四、双重检查（推荐使用）
• 五、静态内部类（推荐使用）
• 六、枚举（推荐使用）

一、单例模式的介绍

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。
比如Hibernate的SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建Session对象。SessionFactory并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个SessionFactory就够，这是就会使用到单例模式。

单例模式有八种方式:

• 饿汉式(静态常量)
• 饿汉式(静态代码块)
• 懒汉式(线程不安全)
  - 懒汉式(线程安全，同步方法)
• 懒汉式(线程安全，同步代码块)
• 双重检查
• 静态内部类
• 枚举

二、饿汉式应用实例

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（getInstance）
4. 代码实现

public class SingletonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
    	//获取对象实例
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        //两次调用返回的是同一个实例
        System.out.println(instance1==instance2);
    }
}


//饿汉式（静态变量）
class Singleton{
    //构造器私有化，外部不能new
    private Singleton(){};
    //本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance = new Singleton();
    //获取本类内部对象实例
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

输出结果：

true

优缺点说明:

1. 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。
2. 缺点: 在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。
3. 这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果

结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

饿汉式（静态代码块）

//饿汉式（静态代码块）
class Singleton{
    //构造器私有化，外部不能new
    private Singleton(){};
    //本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance;
    //在静态代码块中，创建单例对象
    static {
        instance = new Singleton();
    }
    //获取本类内部对象实例
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

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。

---

三、懒汉式应用实例

懒汉式（线程不安全，不推荐使用)

//懒汉式（线程不安全）
class Singleton{
    //构造器私有化，外部不能new
    private Singleton(){};
   
    private static Singleton instance;
    //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。

结论：在实际开发中，不要使用这种方式。

懒汉式（线程安全，同步方法，也不推荐)

//懒汉式（线程安全，同步方法）
class Singleton{
    //构造器私有化，外部不能new
    private Singleton(){};
    
    private static Singleton instance;
    //提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
	//即懒汉式
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

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

结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

---

四、双重检查（推荐使用）

//双重检查
class Singleton{
    //构造器私有化，外部不能new
    private Singleton(){};

    private static Singleton instance;
	//提供一个静态的公有方法，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 static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized (Singleton.class){
                //第二次检查，避免有两个线程new两个对象
                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 == nul)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，也避免的反复进行方法同步.
3. 线程安全，延迟加载，效率较高

结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

---

五、静态内部类（推荐使用）

//静态内部类
class Singleton{
    private Singleton(){};
    //声明一个静态内部类SingletonInstance（在Singleton被加载时，不会加载静态内部类SingletonInstance）
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
        //导致静态内部类被装载，只会装载一次，装载时线程安全
    }
}

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:避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

结论：推荐使用

---

六、枚举（推荐使用）

public class SingletonTest08 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
        Singleton singleton2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(singleton==singleton2);
    }
}

//使用枚举实现单例
enum Singleton{
    INSTANCE; //属性
    public void sayOK(){
        System.out.println("OK");
    }
}

优缺点说明:

1. 这借助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

结论：推荐使用