单例模式

概述

新总结了一篇单例模式的（2019-02-21），看这篇就够了 并发编程-09安全发布对象的4种方式

单例模式确保某各类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。比如我们常见的线程池 、缓存等等。选择单例模式就是为了避免不一致的状态，避免政出多头。

单例模式常见的写法有: 懒汉式单例，饿汉式单例，登记式单例(可忽略)。

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特点

单例模式特点:

1. 单例类只能有一个实例
2. 单例类必须自己创建自己的唯一实例
3. 单例类必须给所有其他对象提供这一对象实例

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懒汉式单例

特点:

• 懒汉式单例在第一次调用的时候初始化
• 懒汉式单例是线程不安全的，在并发的情况下，可能出现多个Singleton实例
• 要实现线程安全需要对getInstance()进行改造，以确保线程安全。

/**
 * 单例模式可以划分为: 懒汉式单例 饿汉式单例 登记式单例(可忽略)
 * 单例模式的特点:
 * 1.单例类只能有一个实例
 * 2.单例类必须自己创建自己的唯一实例
 * 3.单例类必须给所有其他对象提供这一对象实例。
 * 
 * 
 * 懒汉式单例
 * 1.懒汉式单例在第一次调用的时候实例化
 * 2.懒汉式单例是线程不安全的，
 * 3.要保证线程安全需要对getInstance()方法进行改造  将介绍三种方式来确保线程安全
 * @author Mr.Yang
 *	
 *
 */
public class Singleton_lazy {
	
	// 类定义声明
	private static Singleton_lazy mSingleton_lazy;
	// 私有构造方法
	private Singleton_lazy() {

	}

	// 懒汉式单例在第一次调用的时候初始化 ，如此写法是线程不安全的，当有多个请求（并发）同时调用getInstance时，可能会产生多个实例
	private static Singleton_lazy getInstance() {
		if (mSingleton_lazy == null) {
			mSingleton_lazy = new Singleton_lazy();
		}
		return mSingleton_lazy;
	}
	
	/**
	 * Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，
	 * 在同一个虚拟机范围内， Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
	 * （事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论，
	 * 姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。）
	 * 
	 * 但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例，要实现线程安全，有以下三种方式，
	 * 都是对getInstance这个方法改造，保证了懒汉式单例的线程安全，
	 */

	
	/**
	 * 第一种改造方案 ： 将方法设为同步
	 */
	
	public synchronized static Singleton_lazy  getInstance1(){
		
		if(mSingleton_lazy == null){
			mSingleton_lazy = new Singleton_lazy() ;
		}
		return mSingleton_lazy ;
	}
	
	
	/**
	 * 第二种改造方案: 双重检查锁定 (比第一中效率要高)
	 * 双重锁检查只能在jdk1.5以后才能有效，1.5以前在java对象模型中的无序写问题不能保证。
	 */
	
	public static Singleton_lazy getInsance2(){
		
		if(mSingleton_lazy == null ){
			synchronized (Singleton_lazy.class) {
				if(mSingleton_lazy == null){
					mSingleton_lazy = new Singleton_lazy() ;
				}
			}
		}
		return mSingleton_lazy ;
	}
	
	
	
	/**
	 * 第三种方式：静态内部类
	 */
	
	public  static Singleton_lazy getInstance3(){
		return LazyHolder.instance ;
	}
	
	private static class LazyHolder{
		private static final Singleton_lazy  instance = new Singleton_lazy();
	}
	
	/**
	 * 这种比上面1、2都好一些，既实现了线程安全，又避免了同步带来的性能影响。
	 */
}

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饿汉式单例

/**
 * 单例模式可以划分为: 懒汉式单例 饿汉式单例 登记式单例(可忽略)
 * 单例模式的特点:
 * 1.单例类只能有一个实例
 * 2.单例类必须自己创建自己的唯一实例
 * 3.单例类必须给所有其他对象提供这一对象实例。
 * 
 * 
 * 饿汉式单例:
 * 1.饿汉式单例在类初始时已经实例化
 * 2.线程安全
 * @author Mr.Yang
 *	
 *  饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。
 */
public class Singleton_hunger {
	
	//  饿汉式单例在类初始化的时候完成实例化
	private static  final  Singleton_hunger mIntance = new Singleton_hunger();

	// 私有构造函数
	private Singleton_hunger(){
		
	}
	
	public static Singleton_hunger getInstance() {
		return mIntance;
	}

}

登记式单例(可忽略)

//类似Spring里面的方法，将类名注册，下次从里面直接获取。  
public class Singleton3 {  
    private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();  
    static{  
        Singleton3 single = new Singleton3();  
        map.put(single.getClass().getName(), single);  
    }  
    //保护的默认构造子  
    protected Singleton3(){}  
    //静态工厂方法,返还此类惟一的实例  
    public static Singleton3 getInstance(String name) {  
        if(name == null) {  
            name = Singleton3.class.getName();  
            System.out.println("name == null"+"--->name="+name);  
        }  
        if(map.get(name) == null) {  
            try {  
                map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());  
            } catch (InstantiationException e) {  
                e.printStackTrace();  
            } catch (IllegalAccessException e) {  
                e.printStackTrace();  
            } catch (ClassNotFoundException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
        return map.get(name);  
    }  
    //一个示意性的商业方法  
    public String about() {      
        return "Hello, I am RegSingleton.";      
    }      
    public static void main(String[] args) {  
        Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);  
        System.out.println(single3.about());  
    }  
}  

登记式单例实际上维护了一组单例类的实例，将这些实例存放在一个Map（登记薄）中，对于已经登记过的实例，则从Map直接返回，对于没有登记的，则先登记，然后返回。

这里我对登记式单例标记了可忽略，我的理解来说，首先它用的比较少，另外其实内部实现还是用的饿汉式单例，因为其中的static方法块，它的单例在类被装载的时候就被实例化了。

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饿汉式和懒汉式区别

从名字上来说，饿汉和懒汉，

饿汉就是类一旦加载，就把单例初始化完成，保证getInstance的时候，单例是已经存在的了，

而懒汉比较懒，只有当调用getInstance的时候，才回去初始化这个单例。

另外从以下两点再区分以下这两种方式：

1、线程安全：

饿汉式天生就是线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题，

懒汉式本身是非线程安全的，为了实现线程安全有几种写法，分别是上面的1、2、3，这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。

2、资源加载和性能：

饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来，不管之后会不会使用这个单例，都会占据一定的内存，但是相应的，在第一次调用时速度也会更快，因为其资源已经初始化完成，

而懒汉式顾名思义，会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来，第一次调用时要做初始化，如果要做的工作比较多，性能上会有些延迟，之后就和饿汉式一样了。

至于1、2、3这三种实现又有些区别，

第1种，在方法调用上加了同步，虽然线程安全了，但是每次都要同步，会影响性能，毕竟99%的情况下是不需要同步的，

第2种，在getInstance中做了两次null检查，确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步，这样也是线程安全的，同时避免了每次都同步的性能损耗

第3种，利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程，所以也是线程安全的，同时没有性能损耗，所以一般我倾向于使用这一种。

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什么是线程安全？

如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

或者说：一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作，或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题，那就是线程安全的。