单例设计模式八种写法
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)。
比如Hibernate的SessionFactory,它充当数据存储源的代理,并负责创建Session 对象。SessionFactory并不是轻量级的,一般情况下,一个项目通常只需要一个 SessionFactory就够,这是就会使用到单例模式
1.饿汉式(静态常量)
饿汉式(静态常量)应用实例
步骤如下:
- 构造器私有化 (防止 new )
- 类的内部创建对象
- 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
- 代码实现
public class SingletonTest01 {
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());
}
}
//饿汉式(静态变量)
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 final static Singleton 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:
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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。
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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
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这种方式基于classloder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,在单例模式中大多数都是调用getInstance方法, 但是导致类装载 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就没有达到lazy loading的效果
-
结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费
2. 饿汉式(静态代码块)
饿汉式(静态代码块)应用实例
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());
}
}
//饿汉式(静态变量)
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:
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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。
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结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费
3. 懒汉式(线程不安全)
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法,当使用到该方法时,才去创建 instance
//即懒汉式
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
优缺点说明:
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起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。
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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
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结论:在实际开发中,不要使用这种方式.
4.懒汉式(线程安全,同步方法)
// 懒汉式(线程安全,同步方法)
public 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:
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解决了线程不安全问题
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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
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结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式
5. 懒汉式(线程安全,同步代码块)
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
singleton = new Singleton();
}
}
return singleton;
}
}
优缺点说明:
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这种方式,本意是想对第四种实现方式的改进,因为前面同步方法效率太低, 改为同步产生实例化的的代码块
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但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一 致,假如一个线程进入了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
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结论:在实际开发中,不能使用这种方式
6. 双重检查锁
// 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:
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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。
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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.
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线程安全;延迟加载;效率较高
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结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式
7.静态内部类
// 静态内部类完成, 推荐使用
public 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 Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
优缺点说明:
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这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
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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。
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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。
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优点: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
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结论:推荐使用
8.枚举
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:
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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。
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这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
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结论:推荐使用