• Java之单例模式


    单例模式:

    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,不需要实例化对象。

    注意:

        1、单例类只能有一个实例。

        2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。

           3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

    所以单例模式能保证一个类仅有一个实例变量,并只提供一个访问她的全局访问点。所以当如果想要控制实例数目,节省系统资源时可考虑单例模式。可以避免一个实例频繁的创建和销毁。

    优点:

    • 1、在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例。
    • 2、避免对资源的多重占用(比如写文件操作)。

    缺点:没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。

    实现:

    1、懒汉式(线程不安全)【不用】

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

    这种写法在大多数的时候也是没问题的。问题在于,当多线程工作的时候,如果有多个线程同时运行到if (instance == null),都判断为null,那么两个线程就各自会创建一个实例——这样一来,就不是单例了。所以最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁synchronized,所以严格意义上它并不算单例模式。但是这种方式 lazy loading 很明显,不要求线程安全,在多线程不能正常工作

    2、懒汉式(线程安全)【可用但不常用】

    public class Singleton {
    	private static Singleton instance;
        
            public static synchronized Singleton getInstance2() {  
    	    if (instance == null) {  
    	        instance = new Singleton();  
    	    }  
    	    return instance;  
    	    }  
    }        
    

    这种方式具备很好的 lazy loading,能够在多线程中很好的工作,比如:有两个线程(a,b),同时执行到这个方法时,会有其中一个线程a获得锁,a就开始执行。而b就需要等待。当a执行完getInstance2()之后,b线程才会执行。所以这端代码也就避免了1中,可能出现因为多线程导致多个实例的情况。这种写法也有一个问题:给gitInstance方法加锁,虽然会避免了可能会出现的多个实例问题,但是会强制除a之外的所有线程等待,实际上会对程序的执行效率造成负面影响。

    总结:
    优点:第一次调用才初始化,避免内存浪费。
    缺点:必须加锁 synchronized 才能保证单例,但加锁会影响效率。

    3、饿汉式(静态常量)【可用】

    public class Singleton2 {
    
    	 private static Singleton2 instance = new Singleton2();  
    	    private Singleton2 (){}  
    	    public static Singleton2 getInstance() {  
    	    	
    	    return instance;  
    	    }  
    }
    

    这种方式比较常用,但容易产生垃圾对象。
    优点:没有加锁,执行效率会提高。
    缺点:类加载时就初始化,浪费内存。

    4.饿汉式(静态块)【可用】

    public class Singleton2 {
    
    	 private static Singleton2 instance; 
    	 
    	 static {
    		 instance = new Singleton2();
    	 }
    	 private Singleton2 (){}  
    	 public static Singleton2 getInstance() {  
    	    	
    	    return instance;  
    	 }  
    }
    

     这种方式和3是一样的,就是把类的实例化放在了静态块当中。但也是在类加载时实例对象就已经产生了。优缺点和3一样。

    5.双检锁/双重校验锁【常用】

    public class Singleton3 {  
    
        private volatile static Singleton3 singleton;
      
        private Singleton3 (){}  
    
        public static Singleton3 getSingleton() {  
            if (singleton == null) {  
                synchronized (Singleton3.class) {  
                    if (singleton == null) {  
                        singleton = new Singleton3();  
                    }  
                }  
            }  
            return singleton;  
        }  
    }
    

    这种方式时我们经常用到的方式,采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。

    优点:线程安全;延迟加载;效率较高。

    6.登记式/静态内部类 【常用】

    public class Singleton3 {
    
    	private static class Singleton{
    		private static final Singleton3 instance = new Singleton3();
    		
    	}
        private Singleton() {}

        public static final Singleton3 getInstance() {
          return Singleton.instance;
        } }

    这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似,但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化,没有Lazy-Loading的作用,而静态内部类方式在Singleton3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Singleton类,从而完成Singleton3的实例化。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。

    优点:避免了线程不安全,延迟加载,效率高。

    7.枚举

    public enum Singleton {  
        INSTANCE;  
        public void whateverMethod() {  
        }  
    }
    

    这种方法它不仅能避免多线程同步问题,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。不过,由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性,在实际工作中,也很少用。

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