Java设计模式－单例模式：单例的六种实现

淡淡的烟草味﹌ 2021-12-18 19:59 314阅读 0赞

# 单例模式的定义 #

> 确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

UML类图

![Image 1][]

单例类的构造函数是 private 内部私有的，确保外部不能通过 new 的方式创建新对象，内部自行实例化，并对外提供一个访问该单一实例的静态的方法 Instance() 。

# 单例模式的实现 #

### 普通饿汉式 ###

/**
     * 普通饿汉式
     *
     * @author anlingyi
     */
    public class Singleton {
        /**
         * 类加载时进行实例化对象
         */
        private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();
    
        /**
         * 私有构造，防止外部new对象
         */
        private Singleton() {
    
        }
    
        /**
         * 通过静态方法获取对象实例
         *
         * @return
         */
        public static Singleton getInstance() {
            return SINGLETON;
        }
    
        public void say() {
            System.out.println("普通饿汉式：Hello World!");
        }
    }

调用方式：

Singleton singleton = Singleton.getInstance();
    singleton.say();

**优缺点**  
**优点**： 类加载时就进行实例化，之后的操作效率会很高。  
**缺点**： 由于类加载时就进行实例化，如果后续不对此类进行任何操作，就会导致内存的浪费。

### 线程不安全的懒汉式 ###

/**
     * 懒汉式（线程不安全）
     *
     * @author anlingyi
     */
    public class SingletonTwo {
    
        private static SingletonTwo instance;
    
        /**
         * 私有构造，防止外部new对象
         */
        private SingletonTwo() {
    
        }
    
        /**
         * 通过静态方法获取对象实例
         *
         * @return
         */
        public static SingletonTwo getInstance() {
            if(instance == null) {
                instance = new SingletonTwo();
            }
    
            return instance;
        }
    
        public void say() {
            System.out.println("懒汉式（线程不安全）：Hello World!");
        }
    }

调用方式：

SingletonTwo singleton = SingletonTwo.getInstance();
    singleton.say();

**优缺点**  
**优点**： 在第一次调用的时候才进行实例化。  
**缺点**： 当多个线程同时进入到 if(instance == null) \{...\} 时，会创建多个对象。

### 同步锁懒汉式 ###

/**
     * 同步锁懒汉式（线程安全，效率低）
     *
     * @author anlingyi
     */
    public class SingletonThree {
    
        private static SingletonThree instance;
    
        /**
         * 私有构造，防止外部new对象
         */
        private SingletonThree() {
    
        }
    
        /**
         * 通过静态方法获取对象实例
         *
         * @return
         */
        public static synchronized SingletonThree getInstance() {
            if(instance == null) {
                instance = new SingletonThree();
            }
    
            return instance;
        }
    
        public void say() {
            System.out.println("同步锁懒汉式（线程安全，效率低）：Hello World!");
        }
    }

调用方式：

SingletonThree singleton = SingletonThree.getInstance();
    singleton.say();

**优缺点**  
**优点**： 在第一次调用的时候才进行实例化，且线程安全。  
**缺点**： 使用 synchronized 的方式对方法加锁，会影响效率。

### 双重校验锁懒汉式 ###

/**
     * 双重校验锁懒汉式（线程安全，且多线程环境下可以保持高性能）
     *
     * @author anlingyi
     */
    public class SingletonFour {
    
        /**
         * volatile是为了防止指令重排序
         */
        private static volatile SingletonFour instance;
    
        /**
         * 私有构造，防止外部new对象
         */
        private SingletonFour() {
    
        }
    
        /**
         * 通过静态方法获取对象实例
         *
         * @return
         */
        public static SingletonFour getInstance() {
            if(instance == null) {
                synchronized (SingletonFour.class) {
                    if(instance == null) {
                        instance = new SingletonFour();
                    }
                }
            }
    
            return instance;
        }
    
        public void say() {
            System.out.println("双重校验锁懒汉式（线程安全，且多线程环境下可以保持高性能）：Hello World!");
        }
    }

调用方式：

SingletonFour singleton = SingletonFour.getInstance();
    singleton.say();

**优缺点**  
**优点**： 在第一次调用的时候才进行实例化，且线程安全，效率较高。  
**缺点**： 实现复杂，且 volatile 需要在JDK1.5之后的版本才能确保安全。

### 静态内部类懒汉式 ###

/**
     * 静态内部类懒汉式
     *
     * @author anlingyi
     */
    public class SingletonFive {
    
        /**
         * 私有构造，防止外部new对象
         */
        private SingletonFive() {
    
        }
    
        /**
         * 通过静态方法获取对象实例
         *
         * @return
         */
        public static SingletonFive getInstance() {
            return Singleton.SINGLETON;
        }
    
        public void say() {
            System.out.println("静态内部类懒汉式：Hello World!");
        }
    
        /**
         * 静态内部类实例化对象
         */
        private static class Singleton {
            /**
             * 类加载时进行实例化对象
             */
            private static final SingletonFive SINGLETON = new SingletonFive();
        }
    }

调用方式：

SingletonFive singleton = SingletonFive.getInstance();
    singleton.say();

**优缺点**  
**优点**： 只有在调用 getInstance() 方法的时候，静态内部类才会被加载，从而对主类（我们需要的类）进行实例化，即线程安全，又效率高。  
**缺点**： 多创建一个类。

### 枚举类饿汉式（防止反序列化） ###

/**
     * 枚举类饿汉式（防止反序列化）
     *
     * @author anlingyi
     */
    public enum  SingletonSix {
        INSTANCE;
    
        public void say() {
            System.out.println("枚举类饿汉式（防止反序列化）：Hello World!");
        }
    }

调用方式：

SingletonSix singleton = SingletonSix.INSTANCE;
    singleton.say();

**优缺点**  
**优点**： 实现简单，防止反序列化生成多个实例，且线程安全。  
**缺点**： Enum 需在JDK1.5之后版本使用。

# 单例模式的优缺点 #

优点

*  单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支，尤其是频繁的创建和销毁实例。
 *  由于只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销。
 *  避免对资源的多重占用，例如写文件操作。
 *  单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问。

缺点

*  单例模式不易扩展，若要扩展，除了修改代码外别无他法。
 *  单例模式对测试不利。
 *  单例模式与单一职责原则有冲突，一个类应该只实现一个逻辑，而不用关心它是否是单例的。

[Image 1]: