单例模式(由浅到深学习设计模式)

单例模式

文章目录

  • 单例模式
        • 概述
        • 应用场景(何时使用)
        • 八种方式(饿汉x2,懒汉x3,其他x3)
          • 1、饿汉模式
            • 1)静态常量写法
            • 2)静态代码块
          • 2、懒汉模式
            • 1)正常写法
            • 2)同步方法
            • 3)同步代码块(因为和同步代码大同小异,所以只放图,均不推荐使用)
          • 3、其他
            • 1)双重检查
            • 2)静态内部类
            • 3)枚举
        • 总结


  1. 概述

1、单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象,节省了系统内存资源
2、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

  1. 应用场景(何时使用)

1、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)
2、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)

  1. 八种方式(饿汉x2,懒汉x3,其他x3)

1、饿汉模式
1)静态常量写法
步骤如下:
1)	构造器私有化 (防止 new )
2)	类的内部创建对象
3)	向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
4)	代码实现
/**
 * @author 漆剑
 * @date 2021-03-27
 * @description
 */
public class SingletonTest01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        singleton instance = singleton.getInstance();
        singleton singleton2 = singleton.getInstance();
        System.out.println(instance.equals(singleton2));

    }
}

class singleton{
     
    private singleton() {
     
    }
    private final static singleton instance = new singleton();

    public static singleton getInstance(){
     
        return instance;
    }
}
优缺点说明:
1)	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。
2)	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。

结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费
2)静态代码块
步骤如下:
1)	构造器私有化 (防止 new )
2)	用静态代码块装载对象
3)	向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
4)	代码实现
/**
 * @author 漆剑
 * @date 2021-03-27
 * @description
 */
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());
	}

}

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
2、懒汉模式
1)正常写法
步骤如下:
1)	构造器私有化 (防止 new )
2)	向外暴露一个静态的公共方法。当使用到该方法时,才去创建 instance
3)	代码实现
/**
 * @author 漆剑
 * @date 2021-03-27
 * @description
 */
public class SingletonTest03 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        singleton instance = singleton.getInstance();

    }
}

class singleton{
     
    private static singleton instance;

    private singleton() {
     
    }

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


}
优缺点说明:
1)	起到了 Lazy Loading 的效果,但是只能在单线程下使用。
2)	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,因为线程不安全
2)同步方法
步骤如下:
1)	构造器私有化 (防止 new )
2)	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
3)	代码实现
/**
 * @author 漆剑
 * @date 2021-03-27
 * @description
 */
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:
1)	解决了线程安全问题
2)	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
3)同步代码块(因为和同步代码大同小异,所以只放图,均不推荐使用)
步骤如下:
1)	构造器私有化 (防止 new )
2)	提供一个静态的公有方法,且把同步放在代码块上
3)	代码实现

单例模式(由浅到深学习设计模式)_第1张图片

优缺点说明:
和同步方法大同小异

结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式
3、其他
1)双重检查
步骤如下:
1)	构造器私有化 (防止 new ),并在变量前加上volatile
2)	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)
3)	代码实现
/**
 * @author 漆剑
 * @date 2021-03-27
 * @description
 */
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 synchronized Singleton getInstance() {
     
		if(instance == null) {
     
			synchronized (Singleton.class) {
     
				if(instance == null) {
     
					instance = new Singleton();
				}
			}

		}
		return instance;
	}
}
优缺点说明:
1)	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。
2)	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.
3)	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。但是写法过于繁琐,要有一定的代码基础!
2)静态内部类
步骤如下:
1)	构造器私有化 (防止 new )
2)	写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 Singleton
3)	提供一个静态的公有方法,直接返回SingletonInstance.INSTANCE
4)  代码实现
/**
 * @author 漆剑
 * @date 2021-03-27
 * @description
 */
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 {
     

	//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 synchronized Singleton getInstance() {
     

		return SingletonInstance.INSTANCE;
	}
}
优缺点说明:
1)	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。
2)	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。
3)	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:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式
3)枚举
步骤如下:
1)	建立一个枚举类,设置其属性
2)	使用枚举来创建对象
3)	代码实现
/**
 * @author 漆剑
 * @date 2021-03-27
 * @description
 */
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:
1)	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。
2)	这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch  提倡的方式

结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式
  1. 总结

以下四种方式可用:

  1. 明确要用到的饿汉式
  2. 双重检查
  3. 静态内部类
  4. 枚举方法

由于水平有限,本博客难免有不足,恳请各位大佬不吝赐教!

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