设计模式【单例模式】
一、什么是单例模式
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,并且该类提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。
二、单例模式的实现方式
1) 饿汉式(静态常量)
2) 饿汉式(静态代码块)
3)懒汉式(线程不安全)
4)懒汉式(线程安全,同步方法)
5) 双重检查
6) 静态内部类
7) 枚举
三、饿汉模式(静态常量)
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()
class Singleton {
//1. 构造器私有化, 外部不能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:
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。
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,但可能造成内存浪费。
四、饿汉式(静态代码块)
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;
// 在静态代码块中,创建单例对象
static {
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。
五、懒汉式(线程不安全)
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:
起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。
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。
六、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
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
优缺点说明:
解决了线程不安全问题.
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。
七、双重检查
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,解决线程不安全问题, 同时解决懒加载问题,还保证了效率, 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:
- 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。
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,也避免了反复进行方法同步。
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
八、静态内部类
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
//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:
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。
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。
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。
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
结论:
推荐使用。
九、枚举
//使用枚举,可以实现单例, 推荐
enum Singleton {
INSTANCE;
}
优缺点说明:
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。
这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式。
结论:
推荐使用。
Java新手,若有错误,欢迎指正!