单例模式

一.定义

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)

二.单例模式的八种方式

1.饿汉式(静态常量)

(1)步骤

①构造器私有化
②类的内部创建对象
③向外暴露一个静态的公共方法:getInstance

(2)具体代码
public class Singleton {
     
    //1.构造方法私有化
    private Singleton(){
     }

    //2.本类内部创建对象实例
    private final static Singleton singleton = new Singleton();

    //3.对外提供获得对象的方法
    public static Singleton getInstance(){
     
        return singleton;
    }
}
(3)优点

写法比较简单,在类装载的时候就完成实例化,避免了线程同步问题

(4)缺点

在类装载的时候就完成实例化,没有达到懒加载的效果。如果从始至终都没有使用过这个实例,则会造成内存的浪费

这种方式基于classloader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,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就有点早了,因为有可能用不到。

(5)结论

这种单例模式可用,但可能造成内存浪费

2.饿汉式(静态代码块)

(1)代码示例
public class Singleton {
     
    //1.构造方法私有化
    private Singleton(){
     }

    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton singleton;
    
    //3.在静态代码块中实例化
    static {
     
        singleton = new Singleton();
    }

    //4.对外提供获得对象的方法
    public static Singleton getInstance(){
     
        return singleton;
    }
}
(2)评价

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。

(3)结论

这种单例模式可用,但可能造成内存浪费

3.懒汉式(线程不安全的)

(1)具体代码
public class Singleton {
     
    //1.构造方法私有化
    private Singleton(){
     }

    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton singleton;

    //3.对外提供获得对象的方法
    public static Singleton getInstance(){
     
        if(singleton == null){
     
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}
(2)评价

起到了懒加载的效果,但是只能在单线程下使用

(3)结论

在实际开发中,不要使用这种方式

4.懒汉式(线程安全的)

(1)具体代码
public class Singleton {
     
    //1.构造方法私有化
    private Singleton(){
     }

    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton singleton;

    //3.对外提供获得对象的方法
    public static synchronized Singleton getInstance(){
     
        if(singleton == null){
     
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}
(2)优点

解决了线程不安全问题

(3)缺点

效率太低了,每个线程在想获得类的实例的时候,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。

(4)结论

在实际开发中,不推荐使用这种方式

5.懒汉式(双重检查)

(1)具体代码
public class Singleton {
     
    //1.构造方法私有化
    private Singleton(){
     }

    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton singleton;

    //3.对外提供获得对象的方法
    public static Singleton getInstance(){
     
        if(singleton == null){
     
            synchronized (Singleton.class) {
     
                if(singleton == null) {
     //如果没有这个if,就不能用,是错的
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}
(2)评价

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。
不仅实现了懒加载的效果,而且保证了线程安全,效率较高

(3)结论

开发中推荐使用这种单例设计模式

6.静态内部类

(1)具体代码
public class Singleton {
     
    //1.构造方法私有化
    private Singleton(){
     }

    //2.内部类内部创建对象实例
    private static class SingletonInstance{
     
        private static final Singleton singleton = new Singleton();
    }

    //3.对外提供获得对象的方法
    public static Singleton getInstance(){
     
        return SingletonInstance.singleton;
    }
}
(2)评价

在外部类进行类装载的时候,静态内部类并不会进行装载。这样保证了内存不会浪费。再一个,当内部类进行类装载的时候是线程安全的。
所以线程安全,而且利用了静态内部类的特点实现了懒加载,效率高

(3)结论

在开发中推荐这种方式

7.枚举

(1)具体代码
enum Singleton2{
     
    INSTANCE;
    public void sayOK(){
     
        System.out.println("OK");
    }
}
public class Main {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        Singleton2 instance = Singleton2.INSTANCE;
        Singleton2 instance1 = Singleton2.INSTANCE;

        System.out.println(instance == instance1);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance1.hashCode());
        /*
        true
        2129789493
        2129789493
         */
    }
}
(2)评价

不仅能避免多线程问题,而且还能方式反序列化重新创建新的对象。

(3)结论

开发中推荐使用

三.单例模式应用场景

1.需要频繁的进行创建和销毁的对象

2.创建对象时耗时过多或耗费资源过多(如重量级对象)

3.工具类对象

4.频繁访问数据库或文件的对象(如数据源、session工厂等)

5.经常使用到的对象

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