设计模式-单例模式

单利模式

• 单例对象能保证在一个JVM中，该对象的实例只存在一个

优势

• 某些大型对象的类创建很频繁，使用单例节省系统开销
• 省去了new运算符，降低系统内存的使用频率，减轻GC压力
• 确保系统核心控制整个流程

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实现方式

• 各有千秋，但是不建议使用懒汉式

1. 懒汉式

public class Singleton{
    //使用静态实例，防止被引用，赋值null，延迟加载
    private static Singleton instance=null;
    //私有构造方法，防止被实例化
    private Singleton(){}
    //静态工厂方法，创建实例
    public static Singleton getInstance(){
    if(instance==null)
        instance=new Singleton();
    return instance;
}
}

• 可以实现延迟加载，但是线程不安全，在创建时没有加入关键字synchronized

线程安全的懒汉式

public class Singleton{
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
    //在静态工厂方法上加锁
    public static synchronized Singleton getInstance(){
    if(instance == null)
        instance = new Singleton();
    return instance;
}

• 加锁后确实可以保证单例，但是性能会下降，在调用getInstance()方法时都会对这个类对象加锁，但实际上只有第一次创建时才需要加锁，已存在单例情况下调用该方法不需要加锁。

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2. 双检锁/双重校验锁

public class Singleton(){
    //加入volatile禁止指令重排序，且实例在内存中对于其他线程可见
    private volatile static Singleton instance=null;
    private Singleton(){}
    //静态工厂方法中，在第一次创建时加锁
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance=new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

• 这种方法是根据懒汉式单例做的优化，特别需要注意的是volatile关键字，如果不加入的话，可能会出现不可预知的错误
  -- JVM指令中创建对象和赋值操作是分开的，也就是说instance=new Singleton();分两步执行
  -- JVM并不能保证这个操作的先后执行顺序（指令重排序），程序运行时可能会遇到先分配地址，但是还没赋值的情况

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3. 饿汉式

public class Singleton{
    //声明时赋值
    private static final Singleton instance=new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

• instance在类加载时就实例化，基于classloader机制避免多线程同步的问题，但是可能做不到延迟加载

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4. 静态内部类

public class Singleton{
    private Singleton(){}
    private static class SingletonHolder{
        //准备阶段就赋值
        private static final Singleton instance=new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

• JVM保证一个类被加载的时候，这个类的加载过程时互斥的，线程安全
• 调用getInstance()时，SingletonHolder才会初始化instance，做到了延迟加载
• 如果在构造函数中抛出异常，实例将不会被创建

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5. 枚举

public enum Singleton{
    INSTANCE;
    public void whateverMethod(){
    }
}

• 目前是实现单例模式的最佳方式，支持序列化机制