Java设计模式 01-单例模式

た入场券 2023-09-27 16:07 109阅读 0赞

## 单例模式 ##

### 一、单例设计模式介绍 ###

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。

### 二、单例设计模式八种方式 ###

**单例模式有八种方式**：

> **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)** 懒汉式(线程安全，同步代码块)
> 
> **6)** 双重检查
> 
> **7)** 静态内部类
> 
> **8)** 枚举

### 三、饿汉式（静态常量） ###

饿汉式（静态常量）应用实例步骤如下：

> 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

//饿汉式(静态变量)
    public class Singleton1 {
        
        private Singleton1(){
        }
        private final static Singleton1 instance = new Singleton1();
        public static Singleton1 getInstance(){
        
            return instance;
        }
    }

**优缺点说明**：

**优点**：

*  `写法简单`，就是在类装载的时候就完成实例化。
 *  `避免了线程同步问题`。

**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`内存浪费`

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

### 四、饿汉式（静态代码块） ###

//饿汉式（静态代码块）
    public class Singleton2 {
        
        private Singleton2(){
        }
        private final static Singleton2 instance;
        static{
        
            instance = new Singleton2();
        }
        public static Singleton2 getInstance(){
        
            return instance;
        }
    }

**优缺点说明**：

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。

**结论**：

*  这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

### 五、 懒汉式(线程不安全) ###

//懒汉试(线程不安全)
    public class Singleton3 {
        
        private Singleton3(){
        }
        private static Singleton3 instance;
        public static Singleton3 getInstance(){
        
            if (instance==null){
        
                instance=new Singleton3();
            }
            return instance;
        }
    }

**优缺点说明**：  
起到了 **Lazy Loading** 的效果，但是`只能在单线程下使用`。

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.

### 六、懒汉式(线程安全，同步代码块) ###

//懒汉式(线程安全，同步代码块)
    public class Singleton4 {
        
        private Singleton4() {
        
        }
    
        private static Singleton4 instance;
    
        public static Singleton4 getInstance() {
        
    
            if (instance == null) {
        
                synchronized (this) {
        
                    instance = new Singleton4();
                }
            }
            return instance;
        }
    }

不推荐使用

### 七、 懒汉式(线程安全，同步方法) ###

//懒汉式(线程安全，同步方法)
    public class Singleton5 {
        
        private Singleton5() {
         }
    
        private static Singleton5 instance;
    
        public static synchronized Singleton5 getInstance() {
        
            if (instance == null) {
        
                    instance = new Singleton5();
            }
            return instance;
        }
    }

**优缺点说明**：

解决线程安全问题

`效率低`，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

### 八、双重检查 ###

//双重检查
    public class Singleton6 {
        
        private Singleton6() {
        
        }
    
        private static volatile Singleton6 instance;
    
        public Singleton6 getInstance() {
        
            if (instance == null) {
        
                synchronized (this) {
        
                    if (instance == null) {
        
                        instance = new Singleton6();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

**优缺点说明**：

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 == null)检查，这样就可以保证线程安全了。

这样，实例化代码只用执行一次，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.

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

### 九、静态内部类 ###

//静态内部类
    public class Singleton7 {
        
        private Singleton7(){
        }
        private static class SingletonInstance{
        
            private static final Singleton7 INSTANCE = new Singleton7();
        }
        public Singleton7 getInstance(){
        
            return SingletonInstance.INSTANCE;
        }
    }

**优缺点说明**：

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。

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。

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，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

**结论**：

*  推荐使用.

### 十、枚举 ###

//枚举类
    public enum  Singleton8 {
        
        INSTANCE;
    }

**优缺点说明**：

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。