如何完美的实现一个线程安全的单例模式?

单例模式


文章目录

  • 单例模式
  • 一、介绍
  • 二、单例的几种实现方式
  • 三、细分实现方式
      • 1、饿汉模式
      • 2、懒汉模式
  • 四、总结优缺点


一、介绍

一个类只有一个实例,旨在确保类只有一个实例,并提供全局访问点以访问该实例。

  • 唯一实例: 类只能有一个实例存在。
  • 全局访问点: 提供一个访问该实例的全局接口,以便其他类可以轻松地访问它。

二、单例的几种实现方式

饿汉模式、懒汉模式

  1. 懒汉式: 在需要时才创建实例。这种方法在多线程环境下需要考虑线程安全性。
  2. 饿汉式: 在类加载时就创建实例。这种方法简单,但可能会导致资源浪费。

三、细分实现方式

1、饿汉模式

饿汉模式是一种单例模式的实现方式,在类的加载阶段就创建了一个实例,在类加载时就进行初始化,所以线程安全。

public class Singleton {
    // 私有的静态实例变量
    private static Singleton instance = new Singleton();

    // 私有的构造方法
    private Singleton() {
        // 防止通过反射实例化对象
        if (instance != null) {
            throw new IllegalStateException("Already initialized.");
        }
    }

    // 公有的静态方法,用于获取实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}
 

2、懒汉模式

懒汉模式是一种延迟实例化的单例模式实现方式,在需要使用实例对象时才进行实例化。

  • 使用sychronized关键字实现
public class Singleton {
    // 私有的静态实例变量
    private static Singleton instance;

    // 私有的构造方法
    private Singleton() {
        // 防止通过反射实例化对象
        if (instance != null) {
            throw new IllegalStateException("Already initialized.");
        }
    }

    // 公有的静态方法,用于获取实例对象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
 
  • 双重校验锁实现
public class Singleton {
    // 私有的静态实例变量,使用volatile关键字确保变量的可见性
    private static volatile Singleton instance;

    // 私有的构造方法
    private Singleton() {
        // 防止通过反射实例化对象
        if (instance != null) {
            throw new IllegalStateException("Already initialized.");
        }
    }

    // 公有的静态方法,用于获取实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            // 在同步块内进行双重校验
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
 
  • 静态内部类实现
public class Singleton {
    // 私有的静态内部类
    private static class SingletonHolder {
        // 静态常量实例
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 私有的构造方法
    private Singleton() {
        // 防止通过反射实例化对象
        if (SingletonHolder.INSTANCE != null) {
            throw new IllegalStateException("Already initialized.");
        }
    }

    // 公有的静态方法,用于获取实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}
 
  • 枚举方式实现
public enum LazySingleton {
    INSTANCE;

    // 这里可以添加其他成员变量或方法

    public void someMethod() {
        // 添加需要的方法逻辑
    }
}


使用枚举
LazySingleton.INSTANCE.someMethod();
 

四、总结优缺点

单例模式优缺点
优点:
(1)单例模式可以保证内存里只有一个实例,减少了内存的开销。
(2)可以避免对资源的多重占用。
(3)单例模式设置全局访问点,可以优化和共享资源的访问
缺点:
(1)单例模式一般没有接口,扩展困难。如果要扩展,则除了修改原来的代码,没有第二种途径,违背开闭原则。
(2)在并发测试中,单例模式不利于代码调试。在调试过程中,如果单例中的代码没有执行完,也不能模拟生成一个新的对象。
(3)单例模式的功能代码通常写在一个类中,如果功能设计不合理,则很容易违背单一职责原则。

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