JAVA-单例模式的几种实现方式

 

一、什么是单例模式

    

    单例：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

    单例模式是一种常用的软件设计模式之一，其目的是保证整个应用中只存在类的唯一个实例。

    比如我们在系统启动时，需要加载一些公共的配置信息，对整个应用程序的整个生命周期中都可见且唯一，这时需要设计成单例模式。如：spring容器，session工厂，缓存，数据库连接池等等。

 

二、如何保证实例的唯一

         1）防止外部初始化

 　　 2）由类本身进行实例化

  　　3）保证实例化一次

  　　4）对外提供获取实例的方法

  　　5）线程安全

三、几种单利模式的比较

 

（1）饿汉式

“因为饿，所以要立即吃饭，刻不容缓”，在定义类的静态私有变量同时进行实例化。

public class Singleton {
    private static final Singleton singleton = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }

}

①声明静态私有类变量，且立即实例化，保证实例化一次

②私有构造，防止外部实例化（通过反射是可以实例化的，不考虑此种情况）

③提供public的getInstance（）方法供外部获取单例实例

好处：线程安全；获取实例速度快 缺点：类加载即初始化实例，内存浪费。

 

2）懒汉式

“这个人比较懒，等用着你的时候才去实例化”，延迟加载。

public class Singleton {

private static Singleton singleton = null;

public class Singleton {
    private static Singleton singleton = null;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }

}

优点：在获取实例的方法中，进行实例的初始化，节省系统资源

缺点：①如果获取实例时，初始化工作较多，加载速度会变慢，影响系统系能

②每次获取实例都要进行非空检查，系统开销大

③非线程安全，当多个线程同时访问getInstance()时，可能会产生多个实例。

 

接下来对上述例子进行线程安全改造：

（1）同步锁：

public class Singleton {
    private static Singleton singleton = null;

    private Singleton() {
    }

    public synchronized static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
    
}

优点：线程安全，缺点：每次获取实例都要加锁，耗费资源，其实只要实例已经生成，以后获取就不需要再锁了。

（2）双重检查锁：

public class Singleton {
    private static Singleton singleton = null;

    private Singleton() {
    }

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

}

优点：线程安全，进行双重检查，保证只在实例未初始化前进行同步，效率高 缺点：还是实例非空判断，耗费一定资源。

（3）静态内部类：

public class Singleton {
    private Singleton() {

    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton singleton = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.singleton;
    }

}

优点：既避免了同步带来的性能损耗，又能够延迟加载。

（4）枚举：

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void init() {
        System.out.println("资源初始化");
    }
}

天然线程安全，可防止反射生成实例。

 

四、单例模式的优缺点：

优点：该类只存在一个实例，节省系统资源；对于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。 

缺点：不能外部实例化（new），调用人员不清楚调用哪个方法获取实例时会感到迷惑，尤其当看不到源代码时。