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。
其实单例就是那些很明显的使用场合,没有之前学习的那些模式所使用的复杂场景,只要你需要使用单例,那你就使用单例,简单易理解。
单例模式有7种方式:
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) 双重检查
6) 静态内部类
7) 枚举
package com.yckj.design.singleton; import java.util.concurrent.*; public class Singleton { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { //test01(); //test02(); //test03(); //testUnsafe03(); //testUnsafe04(); //testSafe05(); //testSafe06(); //testSafe07(); //testSafe08(); //test09(); test10(); } public static void test01(){ Singleton01 instance = Singleton01.getInstance(); Singleton01 instance2 = Singleton01.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); System.out.println(instance.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); } public static void test02(){ Singleton02 instance = Singleton02.getInstance(); Singleton02 instance2 = Singleton02.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); System.out.println(instance.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); } public static void test03(){ Singleton03 instance = Singleton03.getInstance(); Singleton03 instance2 = Singleton03.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); System.out.println(instance.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); } public static void testUnsafe03(){ new Thread(new LaySingleton()).start(); new Thread(new LaySingleton()).start(); } public static void testUnsafe04() throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Singleton03> future1 = service.submit(new LaySingleton02()); Future<Singleton03> future2 = service.submit(new LaySingleton02()); Singleton03 instance01 = future1.get(); Singleton03 instance02 = future2.get(); service.shutdown(); System.out.println(instance01==instance02); System.out.println(instance01.hashCode()); System.out.println(instance02.hashCode()); /** * 上面的测试结果 * 第一次: * false * 1173230247 * 856419764 * * 第二次: * true * 1173230247 * 1173230247 */ } public static void testSafe05(){ new Thread(new LaySingleton03()).start(); new Thread(new LaySingleton03()).start(); } public static void testSafe06() throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Singleton04> future1 = service.submit(new LaySingleton04()); Future<Singleton04> future2 = service.submit(new LaySingleton04()); Singleton04 instance01 = future1.get(); Singleton04 instance02 = future2.get(); service.shutdown(); System.out.println(instance01==instance02); System.out.println(instance01.hashCode()); System.out.println(instance02.hashCode()); } public static void testSafe07(){ new Thread(new LaySingleton05()).start(); new Thread(new LaySingleton05()).start(); } public static void testSafe08() throws ExecutionException, InterruptedException { ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Singleton05> future1 = service.submit(new LaySingleton06()); Future<Singleton05> future2 = service.submit(new LaySingleton06()); Singleton05 instance01 = future1.get(); Singleton05 instance02 = future2.get(); service.shutdown(); System.out.println(instance01==instance02); System.out.println(instance01.hashCode()); System.out.println(instance02.hashCode()); } public static void test09(){ Singleton06 instance = Singleton06.getInstance(); Singleton06 instance2 = Singleton06.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); System.out.println(instance.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); } public static void test10(){ Singleton07 instance = Singleton07.INSTANCE; Singleton07 instance2 = Singleton07.INSTANCE; System.out.println(instance == instance2); System.out.println(instance.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); } } //饿汉式 /** * 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 * 4)结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费 */ class Singleton01 { //创建对象实例 private static final Singleton01 instance = new Singleton01(); //构造私有化 private Singleton01() { } //提供公有静态方法 返回对象实例 public static Singleton01 getInstance() { return instance; } } /*==========================================================================================================================*/ //饿汉式 使用静态块创建单例 /** * 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 */ class Singleton02 { private static Singleton02 instance; static { instance = new Singleton02(); } //提供公有的静态方法,返回对象实例 public static Singleton02 getInstance() { return instance; } } /*==========================================================================================================================*/ //懒汉式 (线程不安全,通过LaySingleton和LaySingleton02 多线程测试 ) /** * * 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 (instance == 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. * */ class Singleton03 { //创建对象实例 private static Singleton03 instance; //构造私有化 private Singleton03() { }; //提供公有静态方法,返回对象实例 public static Singleton03 getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton03(); } return instance; } } class LaySingleton implements Runnable{ @Override public void run() { Singleton03 instance = Singleton03.getInstance(); System.out.println(instance.hashCode()); } } class LaySingleton02 implements Callable<Singleton03> { @Override public Singleton03 call() throws Exception { Singleton03 instance = Singleton03.getInstance(); //System.out.println(instance.hashCode()); return instance; } } /*==========================================================================================================================*/ //懒汉式 (线程安全,同步代码块 ,通过LaySingleton03和LaySingleton04 多线程测试 ) /** * * 1)解决了线程安全问题 * 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,不推荐使用这种方式 * */ class Singleton04{ //创建对象实例 private static Singleton04 instance; //构造私有化 private Singleton04() { }; //提供公有静态方法,返回对象实例 加入同步代码块解决线程安全问题 public static synchronized Singleton04 getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton04(); } return instance; } } class LaySingleton03 implements Runnable{ @Override public void run() { Singleton04 instance = Singleton04.getInstance(); System.out.println(instance.hashCode()); } } class LaySingleton04 implements Callable<Singleton04> { @Override public Singleton04 call() throws Exception { Singleton04 instance = Singleton04.getInstance(); //System.out.println(instance.hashCode()); return instance; } } /*==========================================================================================================================*/ // 双重标准检查 懒汉式(线程安全,加入双重检查代码,解决线程安全问题 ,通过LaySingleton05和LaySingleton06 多线程测试 ) /** * 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 (instance == 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 (instance == 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 * 4)结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式 */ class Singleton05{ //创建对象实例 private static volatile Singleton05 instance;//保证多线程下变量的可见性 //构造私有化 private Singleton05() { }; //提供公有静态方法,返回对象实例 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 //同时保证了效率, 推荐使用 public static Singleton05 getInstance() { if (instance == null) {//第一次判断 synchronized (Singleton05.class){ if (instance==null){//第二次判断 instance = new Singleton05(); } } } return instance; } } class LaySingleton05 implements Runnable{ @Override public void run() { Singleton05 instance = Singleton05.getInstance(); System.out.println(instance.hashCode()); } } class LaySingleton06 implements Callable<Singleton05> { @Override public Singleton05 call() throws Exception { Singleton05 instance = Singleton05.getInstance(); //System.out.println(instance.hashCode()); return instance; } } /*==========================================================================================================================*/ //静态内部类 创建 /** *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 Singleton06 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 * 5)结论:推荐使用. */ class Singleton06{ private static volatile Singleton06 instance; //构造器私有化 private Singleton06() { } //写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 private static class SingletonInstance { private static final Singleton06 INSTANCE = new Singleton06(); } //提供一个静态的公有方法,直接返回 SingletonInstance.INSTANCE public static synchronized Singleton06 getInstance() { return SingletonInstance.INSTANCE; } } /*==========================================================================================================================*/ //枚举创建单例 /** * 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)结论:推荐使用 */ enum Singleton07{ INSTANCE; Singleton07() { } }