Java中常见单例模式写法

什么是单例设计模式

单例设计模式是软件开发中常见的一种设计模式,它允许内存中只存在一个该实例的对象,优点是实例只创建一次,供全局使用,避免了频繁创建对象,节省了内存创建和销毁的性能消耗。

一、饿汉式

饿汉式单例设计是在类装载的时候就创建实例,有种迫不及待的样子,所以称为饿汉式。

public class SingleInstance {

    private static SingleInstance instance = new SingleInstance();

    private SingleInstance() {}

    public static SingleInstance getInstance() {
        return instance;
    }

}

或者是

public class SingleInstance {

    private static SingleInstance instance = null;

    static {
        instance = new SingleInstance();
    }

    private SingleInstance() {}

    public static SingleInstance getInstance() {
        return instance;
    }

}

二、懒汉式

饿汉式写法是在类装载的时候创建实例,懒汉式写法是只在使用的时候才创建实例。

public class SingleInstance {

    private static SingleInstance instance;

    private SingleInstance() {}

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

}

三、线程安全方式

如果某个类需要在多线程中创建实例,那么需要给当前获取实例的方法添加同步锁并且需要做双重空判断。

私有成员变量上加了volatile关键字,作用是保证instance对象在多个线程中的可见性,这样能够避免多线程并发过程中创建多个实例。

第一个是否为null判断是为了减少同步锁的消耗时间,因为同步锁是消耗资源的,所以第一次判断如果内存中已经有了该实例对象,则直接返回,不需要走同步锁,这样提高了性能。

第二个判断是否为null判断是因为当多个线程同时走到第一个if语句中,等待同步锁。如果同步锁中没有进行是否为null判断,则会创建多个该类的实例。

public class SingleInstance {

    private volatile static SingleInstance instance;

    private SingleInstance() {}

    public static SingleInstance getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingleInstance.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingleInstance();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

四、内部类方式

这种方式利用了ClassLoader的加载类的特性,当SingleInstance类被装载的时候,SingletonHolder类还没被装载,只有调用getInstance方法的时候才会装载SingletonHolder类,并且创建SingleInstance对象。

这种方式写法简单,在很多开源库中能看到这种写法。

public class SingleInstance {

    private SingleInstance() {}

    public static SingleInstance getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

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

}

以上的调用示例都是:

SingleInstance instance = SingleInstance.getInstance();

五、枚举方式

将class类设置为enum类,利用了枚举单一实例、不能被继承特性,同时又能保证线程安全。

JVM会把创建的枚举类继承Enum并添加final关键字,所以无法被继承,而且给每个成员变量都加上了static final关键词,并且都在static代码块中被赋值,所以枚举Java类第一次被真正使用到的时候静态资源被初始化、Java类的加载和初始化过程都是线程安全的。所以,创建一个enum类型是线程安全的。

这种写法的单例是最简单的。

public enum SingleInstance {

    instance;

    public void test() {
        System.out.println("test");
    }

}

调用示例:

SingleInstance.instance.test();

最后总结一下,其实不管那种写法,主要看使用场景,没有最好的,只有最合适的,并且要理解其中原理,最终想要的结果都是单一实例。

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