单例模式
单例设计模式介绍
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。
单例模式有八种方式:
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) 懒汉式(线程安全,同步代码块)
6) 双重检查
7) 静态内部类
8) 枚举
1、饿汉式(静态常量)应用实例
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
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 hashCode也是一样的 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:
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(懒加载)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
3) 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
4) 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)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,hashCode一样 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:
1) 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。
2) 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 SingletonTest03 { public static void main(String[] args) { System.out.println("懒汉式1 , 线程不安全~"); 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()); } } 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:
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
3) 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)
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) 解决了线程不安全问题
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
3) 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 SingletonTest05 { public static void main(String[] args) { Singleton instance = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); 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 Singleton getInstance() { if(instance == null) { synchronized(Singleton.class) { instance = new Singleton(); } } return instance; } }
优缺点说明:
1) 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
2) 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
3) 结论:在实际开发中,不能使用这种方式
6、双重检查
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 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
4) 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
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 { 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:
1) 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。
2) 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。
3) 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。
4) 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
5) 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:
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
3) 结论:推荐使用
单例模式在JDK 应用的源码分析
1) 我们JDK中,java.lang.Runtime就是经典的单例模式(饿汉式)
2) 代码分析+Debug源码+代码说明
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1936533/202012/1936533-20201206165318729-1543186229.png)
这个采用的饿汉式的单例模式
单例模式注意事项和细节说明
1) 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象,节省了系统资源,对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能
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
3) 单例模式使用的场景: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),但又经常用到的对象、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)
《三体》中有句话——弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是。
所以我们不要做一个小青蛙