1.单例模式

单例模式

一、单例模式介绍

单例模式，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。

二、单例设计模式的八种方式

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）双重检查

6）静态内部类

7）枚举

三、具体实现

1. 饿汉式（静态常量）

1）创建静态常量实例

2）构造器私有化（防止new）

3）向外暴露一个静态的公共方法。

4）代码实现

/**
 * 饿汉式（静态常量）
 */
public class Singleton1 {

    // 1.创建静态常量实例
    private final static Singleton1 instance = new Singleton1();

    //2. 构造函数私有化
    private Singleton1(){
    }

    //3.获取实例对象
    public static Singleton1 getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点说明

1）优点：写法简单，在类装载的时候就完成了实例化。避免了线程同步问题。

2）缺点：在类装载时就完成实例化，没有达到懒加载的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存浪费。

2. 饿汉式（静态代码块）

1）静态代码块中，创建单例对象。

2）构造函数私有化

3）提供公有的静态方法，返回实例对象

/**
 * 饿汉式（静态常量）
 */
public class SingletonTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2); // true
        System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}
class Singleton{
    // 1.静态代码块中，创建单例对象
    private static Singleton instance;
    static{
        instance = new Singleton();
    }

    //2. 构造函数私有化
    private Singleton(){
    }

    //3.获取实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

分析：

1）和饿汉式（静态常量）是一样的，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中。

3、懒汉式（线程不安全）

思路：提供一个静态的公有方法，当使用该方法时，才去创建实例对象

/**
 * 懒汉式（线程不安全）
 */
public class SingletonTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2); // true
        System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

class Singleton{
    private static Singleton instance;

    private Singleton(){
    }

    //3.获取实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance = new Singleton();
        }
       return instance;
    }
}

优缺点说明:

1）起到了懒加载的效果，但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(instance == null)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，这时就会产生多个实例。

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）

/**
 * 懒汉式（线程安全，同步方法）
 */
public class SingletonTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2); // true
        System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

class Singleton{
    private static Singleton instance;

    private Singleton(){
    }
    //3.获取实例对象
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance = new Singleton();
        }
       return instance;
    }
}

优缺点分析：

1）解决了线程安全问题。

2）方法进行同步效率太低，每个线程想要获得实例时，必须等待其余线程执行完。

3）结论：不推荐使用

5. 双重检查

/**
 * 双重检查
 */
public class SingletonTest5 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2); // true
        System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

class Singleton{
    private static Singleton instance;

    private Singleton(){
    }
    //3.获取实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
       return instance;
    }
}

优缺点分析：

1）双重检查概念是多线程开发中经常使用到的，即保证线程安全，又避免反复进行方法同步。

2）线程安全，符合懒加载，效率较高。

3）推荐使用

6. 静态内部类

/**
 * 静态内部类
 */
public class SingletonTest6 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2); // true
        System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

class Singleton{
    private Singleton(){
    }
    private static class SingletonInstance{
        public final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点分析：

1）采用了类装载机制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，完成instance实例化。

3）类的静态属性只会在第一次加载类时初始化。JVM帮我们保证了线程的安全性，在类初始化时，别的线程无法进入。

4）推荐使用

7. 枚举

/**
 * 枚举
 */
public class SingletonTest7 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance1 = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance1 == instance2); // true
        System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}
enum Singleton{
    INSTANCE;
}

优缺点说明：

1）借助枚举实现单例模式。不进避免多线程同步问题，还能防止反序列化重新创建新的对象。

2）推荐使用

四、源码分析

单例模式在JDK应用的源码分析

1）jdk中，java.lang.Runtime就是经典的单例模式（饿汉式）

2）代码分析

五、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，单例模式可以提高性能

2）当想实例化一个单例类时，必须使用相应的获取对象的方法，而不是new

3）单例模式使用场景：需要频繁创建和销毁的对象、创建对象耗时过多或资源耗费多（重量级对象）、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）