单例设计模式

单例设计模式

设计模式分为三种类型，共 23 种

1）创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。

2） 结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。

3）行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

1、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)。

2、单例设计模式八种方式

单例设计模式有八种方式

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

2.1、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

4. 代码实现

public class SingletonTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(instance1 == instance2);
        System.out.println("instance1.hashCode = " + instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode = " + instance2.hashCode());
    }
}


class Singleton{
    private Singleton() {

    }

    private final static Singleton instance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点说明：

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

2.2、饿汉式（静态代码块）

class Singleton{
    private Singleton(){

    }

    private static Singleton instance;

    static {
        instance = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

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

2.3、懒汉式(线程不安全)

class Singleton{
    private Singleton(){

    }

    private static Singleton instance;

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

}

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 (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

3. 结论：在实际开发中，不要使用这种方式.

2.4、懒汉式(线程安全，同步方法)

class Singleton{
    private Singleton(){

    }

    private static Singleton instance;

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

优缺点说明：

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

2.5、懒汉式(线程安全，同步代码块)

class Singleton{
    private Singleton(){

    }

    private static Singleton instance;

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

不推介使用

2.6、双重检查

class Singleton{
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton(){

    }

    public static Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }

        return instance;
    }
}

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 (singleton == 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 (singleton == 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

2.7、静态内部类

class Singleton{
    private Singleton(){

    }

    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

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 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。

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.

2.8、枚举

enum Singleton{
    INSTANCE;
}

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. 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式

3. 结论：推荐使用

3、单例模式注意事项和细节说明

1. 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能

2. 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用 new

3. 单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)