Java单例模式详解以及六种实现方式

一、什么是单例模式

单例：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

单例模式是一种常用的软件设计模式之一，其目的是保证整个应用中只存在类的唯一个实例。

比如我们在系统启动时，需要加载一些公共的配置信息，对整个应用程序的整个生命周期中都可见且唯一，这时需要设计成单例模式。如：spring容器，session工厂，缓存，数据库连接池等等。

二、单例的好处

单例设计模式是指在确保一个类中最多会有一个实例，单例类要自己创建其唯一的实例，

并暴露给其他对象使用，也就是提供一个全局访问点。应用场景大概有2种：

某类的单例模式可以控制它的对象的使用，了解对象在哪里使用和使用的次数。

1. 该类只存在一个实例，节省系统资源；对于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. 在程序中有些对象我们只需要一个，比如涉及线程池、缓存、硬件设备以及日志信息等，如果出现多个实例，会有造成冲突、结果的不一致性等问题。

3. 缺点：不能外部实例化（new），调用人员不清楚调用哪个方法获取实例时会感到迷惑，尤其当看不到源代码时。

三、如何保证实例的唯一

• 防止外部初始化

• 由类本身进行实例化

• 保证实例化一次

• 对外提供获取实例的方法

• 线程安全

四、几种单例模式的比较

1. 饿汉式单例模式

   “因为饿，所以要立即吃饭，刻不容缓”，在定义类的静态私有变量同时进行实例化。

   public class Singleton {
       private static final Singleton singleton = new Singleton();
       private Singleton() {    }
       public static Singleton getInstance() {        return singleton;    }}

   ①声明静态私有类变量，且立即实例化，保证实例化一次

   ②私有构造，防止外部实例化（通过反射是可以实例化的，不考虑此种情况）

   ③提供public的getInstance（）方法供外部获取单例实例

   好处：线程安全；获取实例速度快 缺点：类加载即初始化实例，内存浪费

    

2. 懒汉式单例模式

   “这个人比较懒，等用着你的时候才去实例化”，延迟加载。

   public class Singleton {
    private static Singleton singleton = null;
     private Singleton() {   }
       public static Singleton getInstance() {      if (singleton == null) {          singleton = new Singleton();      }      return singleton;   }
   }

   优点：在获取实例的方法中，进行实例的初始化，节省系统资源

   缺点：①如果获取实例时，初始化工作较多，加载速度会变慢，影响系统系能

   ②每次获取实例都要进行非空检查，系统开销大

   ③非线程安全，当多个线程同时访问getInstance()时，可能会产生多个实例

3. 线程安全改造：同步锁

    

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

   优点：线程安全，缺点：每次获取实例都要加锁，耗费资源，其实只要实例已经生成，以后获取就不需要再锁了

4. 双重检查锁

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

    优点：线程安全，进行双重检查，保证只在实例未初始化前进行同步，效率高 缺点：还是实例非空判断，耗费一定资源

5. 静态内部类

   public class Singleton {
     private Singleton() {
     }
     private static class SingletonHolder {
     private static final Singleton singleton = new Singleton();
     }
     public static Singleton getInstance() {
      return SingletonHolder.singleton;
     }
   }
   

   优点：既避免了同步带来的性能损耗，又能够延迟加载。

6. 枚举类

   public enum Singleton {
       INSTANCE;
       public void init() {     System.out.println("资源初始化。。。");    }
   }
   //调用public class Main {
       public static void main(String[] args) {        Singleton.INSTANCE.doSomething();    }
   }
   

   直接通过Singleton.INSTANCE.doSomething()的方式调用即可。方便、简洁又安全。天然线程安全，可防止反射生成实例。

「综上，所以比较推荐使用第五种和第六种实现方式。」