单例模式8种写法

电玩女神 2024-03-16 12:39 66阅读 0赞

#### 0. 为什么需要单例模式？ ####

*  节省内存和计算
 *  保证结果正确
 *  方便管理

**使用场景：**

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#### 1. 饿汉式（静态常量）—推荐指数：★★☆☆☆ ####

**优点**：不会有线程安全问题。  
**缺点**：在类加载的时候就创建对象，如果一直没使用到该对象的话，就造成了内存浪费，如果对象初始化的工作有很多，也会影响到性能。

代码展示：

//饿汉式（静态常量） ---可用
    public class Singleton1 {
        
        // 类加载时就创建该实例
        private final static Singleton1 INSTANCE = new Singleton1();
    
        private Singleton1(){
        }
    
        public static Singleton1 getInstance(){
        
            return INSTANCE;
        }
    }

#### 2. 饿汉式（静态代码块） —推荐指数：★★☆☆☆ ####

优缺点和第一种方式基本一致。

//饿汉式（静态代码块） ---可用
    public class Singleton2 {
        
        private final static Singleton2 INSTANCE;
        // 以静态代码快的形式创建实例
        static {
        
            INSTANCE = new Singleton2();
        }
    
        private Singleton2(){
        }
    
        public static Singleton2 getInstance(){
        
            return INSTANCE;
        }
    }

#### 3. 懒汉式（线程不安全）—推荐指数：☆☆☆☆☆ ####

**优点**：使用到的时候才会创建对象，不会造成各种资源浪费问题。  
**缺点**：有线程安全问题。

//懒汉试（线程不安全）---不可用
    public class Singleton3 {
        
    
        private static Singleton3 INSTANCE;
    
        private Singleton3(){
        }
    
        public static Singleton3 getInstance(){
        
            if (INSTANCE == null){
        
                // 当多个线程同时执行到这里，就会创建多个实例，那各自线程的实例就不是同一个了
                INSTANCE = new Singleton3();
            }
            return INSTANCE;
        }
    }

#### 4. 懒汉式（线程安全，同步方法）—推荐指数：★☆☆☆☆ ####

**优点**：使用到的时候才会创建对象，不会造成各种资源浪费问题。  
**缺点**：没有线程安全问题，但是有很大的性能问题，当多个线程同时到达getInstance()方法时，需要排队进入。

这个是在第 3 步的基础上实现的，使用 synchronized 修饰静态方法，由于加上了同步工具类，同一时间只能有一个线程操作，也使得性能下降，所以也不推荐使用：

//懒汉试（线程安全）---不推荐
    public class Singleton4 {
        
    
        private static Singleton4 INSTANCE;
    
        private Singleton4(){
        }
    
        public synchronized static Singleton4 getInstance(){
        
            if (INSTANCE == null){
        
                INSTANCE = new Singleton4();
            }
            return INSTANCE;
        }
    }

#### 5. 懒汉式（线程不安全，同步代码块）—推荐指数：☆☆☆☆☆ ####

**优点**：使用到的时候才会创建对象，不会造成各种资源浪费问题。  
**缺点**：线程不安全，还有性能问题！多个线程在synchronized那一行排队，进入代码块后一样会创建多个对象。

这个是在第 4 步的基础上作进一步尝试，虽然性能上的问题解决了，但是又出现了线程不安全的问题，如下：

//懒汉试（线程不安全，同步代码块）---不可用
    public class Singleton5 {
        
    
        private static Singleton5 INSTANCE;
    
        private Singleton5(){
        }
    
        public static Singleton5 getInstance(){
        
            if (INSTANCE == null){
        
                // 如果多个线程同时执行到这里，依然会创建多个实例
                synchronized (Singleton5.class){
        
                    INSTANCE = new Singleton5();
                }
            }
            return INSTANCE;
        }
    }

#### 6. 懒汉式（双重检查）—推荐指数：★★★★☆ ####

**优点**：使用到的时候才会创建对象，不会造成各种资源浪费问题。  
**缺点**：复杂。

//双重检查---推荐使用
    public class Singleton6 {
        
    
        private static Singleton6 INSTANCE;
    
        private Singleton6(){
        }
    
        public static Singleton6 getInstance(){
        
            if (INSTANCE == null){
        
                synchronized (Singleton6.class){
        
                    //再做一次检查:由于同时只能有一个线程进入到这里，所以此时的 INSTANCE 如果还是 null,那么就再创建，创建之后有且仅有这一个实例
                    if (INSTANCE == null){
        
                        INSTANCE = new Singleton6();
                    }
                }
            }
            return INSTANCE;
        }
    }

这个优化我们利用了双重检测机制和同步锁，这种方式也称为`双重同步锁单例模式`，但是这个案例还是线程不安全的，大家通过代码层面的分析后，发现确实不会有线程安全问题，那问题出现在哪呢？这个其实要和对象创建步骤和JVM 指令重排挂钩，我们正常创建对象的指令步骤是这样的：

*  memory = allocate() 分配对象的内存空间
 *  ctorInstance() 初始化对象，执行对应的构造方法
 *  instance = memory 设置instance指向刚分配的内存

但是因为JVM和cpu优化，发生了指令重排，执行顺序如下：

*  memory = allocate() 分配对象的内存空间
 *  instance = memory 设置instance指向刚分配的内存
 *  ctorInstance() 初始化对象

我们可以结合代码，假如A线程进入同步代码块执行 instance = new Singleton6()，执行到“instance = memory 设置instance指向刚分配的内存”，这个时候B线程在第一次执行“if (instance == null)”，发现instance不为空，直接返回instance实例，其实线程B得到的这个实例并没有完全初始化（A还没有执行完对象的初始化步骤）就已经使用了。

**那如何禁止指令重排呢，很简单，用我们前面文章提到的volatile关键字就可以了**

在 INSTANCE 前加上 volatile 关键字来修饰，代码如下：

//双重检查---推荐使用
    public class Singleton6 {
        
    
        private volatile static Singleton6 INSTANCE;
    
        private Singleton6(){
        }
    
        public static Singleton6 getInstance(){
        
            if (INSTANCE == null){
        
                synchronized (Singleton6.class){
        
                    //再做一次检查:由于同时只能有一个线程进入到这里，所以此时的 INSTANCE 如果还是 null,那么就再创建，创建之后有且仅有这一个实例
                    if (INSTANCE == null){
        
                        INSTANCE = new Singleton6();
                    }
                }
            }
            return INSTANCE;
        }
    }

#### 7. 静态内部类 — 推荐指数：★★★☆☆ ####

**优点**：使用到的时候才会创建对象，不会造成各种资源浪费问题，线程安全。  
**缺点**：没有太大缺点。

由于类在初始化时，并不会初始化静态内部类中的实例，所以这属于饿汉式单例：

//静态内部类 --- 推荐使用
    public class Singleton7 {
        
    
        private Singleton7(){
        }
    
        private static class SingletonInstance{
        
            //JVM会保证构造方法的线程安全问题,即使多个线程同时访问 getInstance() 方法，也只会创建一个实例，这是 JVM 保证的 
            private static final Singleton7 INSTANCE = new Singleton7();
        }
    
        public static Singleton7 getInstance(){
        
            return SingletonInstance.INSTANCE;
        }
    }

#### 8. 枚举 — 推荐指数：★★★★★ ####

**优点**：使用到的时候才会创建对象，不会造成各种资源浪费问题，线程安全。  
**缺点**：最优方案。

//枚举 --- 生产实践推荐使用
    public enum Singleton8 {
        
        INSTANCE;
    
        //方法
        public void whatever(){
         }
    }

使用的时候只需要调用`Singleton8.INSTANCE`,比如这里想调用该类中的 `whatever()`方法，只需要执行 `Singleton8.INSTANCE.whatever()`

#### 文章来源：[单例模式8种写法][8] ####

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