java设计模式——单例模式
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。
单例模式八种实现方式
- 饿汉式(静态常量)
- 饿汉式（静态代码块）
- 懒汉式(线程不安全)
- 懒汉式(线程安全，同步方法)
- 懒汉式(线程安全，同步代码块)
- 双重检查
- 静态内部类
- 枚举
饿汉式（静态常量）
- 构造器私有化 (防止 new )
- 类的内部创建对象
- 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
- 代码实现
package com.jinxu.singleton.type1;
public class SingletonTest01 {
public static void main(String[] args) {
//测试
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
//饿汉式(静态变量)
class Singleton {
//1. 构造器私有化, 外部能new
private Singleton() {
}
//2.本类内部创建对象实例
private final static Singleton instance = new Singleton();
//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
优缺点说明：
- 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。
- 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。
- 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。
饿汉式（静态代码块）
package com.jinxu.singleton.type2;
public class SingletonTest02 {
public static void main(String[] args) {
//测试
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
//饿汉式(静态变量)
class Singleton {
//1. 构造器私有化, 外部能new
private Singleton() {
}
//2.本类内部创建对象实例
private static Singleton instance;
static { // 在静态代码块中，创建单例对象
instance = new Singleton();
}
//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton 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。
懒汉式(线程不安全)
package com.jinxu.singleton.type3;
public class SingletonTest03 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("懒汉式1 ， 线程不安全~");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
//即懒汉式
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
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.
懒汉式(线程安全，同步方法)
package com.jinxu.singleton.type4;
public class SingletonTest04 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("懒汉式2 ， 线程安全~");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
//即懒汉式
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
优缺点说明：
- 解决了线程安全问题。
- 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。
- 结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式。
懒汉式(线程安全，同步代码块)
不推荐
双重检查
package com.jinxu.singleton.type6;
public class SingletonTest06 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("双重检查");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题
//同时保证了效率, 推荐使用
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
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。
静态内部类
package com.jinxu.singleton.type7;
public class SingletonTest07 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("使用静态内部类完成单例模式");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
// 静态内部类完成， 推荐使用
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
//构造器私有化
private Singleton() {}
//写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 Singleton
private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
//提供一个静态的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
public static Singleton 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。 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
- 结论：推荐使用.
枚举
package com.jinxu.singleton.type8;
public class SingletonTest08 {
public static void main(String[] args) {
Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
System.out.println(instance == instance2);
System.out.println(instance.hashCode());
System.out.println(instance2.hashCode());
instance.sayOK();
}
}
//使用枚举，可以实现单例, 推荐
enum Singleton {
INSTANCE; //属性
public void sayOK() {
System.out.println("ok~");
}
}
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。
- 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式 。
- 结论：推荐使用
单例模式注意事项和细节说明
- 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。
- 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。
- 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)。
java设计模式往期回顾：
设计模式原则demo示例下载
1.java设计模式
2.java设计模式原则——单一职责原则
3.java设计模式原则——接口隔离原则
4.java设计模式原则——依赖倒置原则
5.java设计模式原则——里氏替换原则
6.java设计模式原则——开闭原则
7.java设计模式原则——迪米特法则
8.java设计模式原则——合成复用原则
9.java设计模式概述和分类