设计模式——单例设计模式

1：概述

1：简介

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)。

2：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

3：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 使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象 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 工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、 数据源、session 工厂 工厂等)

2：饿汉式（静态常量）

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;

}

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());
}
}

这种方式在类装载时完成实例化，避免线程同步问题。

 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

这种单例模式可用，可能造成内存浪费

 

3：饿汉式（静态代码块）

//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——不同处
private static Singleton instance;
static {
 // 在静态代码块中，创建单例对象i
nstance = 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;
}
}

System.out.println(instance == instance2); // true

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。

4：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;

}
}

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 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 不要使用这种方式.

5：懒汉式（线程安全，同步方法）

// 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;
}
}

1) 解决了线程安全 线程安全问题

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 方法进行同步效率太低

3) 结论：在实际开发中，不推荐 不推荐使用这种方式

 

6：懒汉式（线程安全，同步代码块）

简单变成，同上

// 懒汉式(线程安全，同步代码块)
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) {


synchronized(Singleton.class){
    singleton= new Singleton();
}


instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}

 

7双重检查

// 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;
}
}

1) Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所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 免的反复进行方法同步.

3) 线程安全 线程安全；延迟加载 延迟加载；效率较高 效率较高

4) 结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模 推荐使用这种单例设计模式

8：静态内部类

// 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 
Singletonprivate 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;
}
}

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， 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 静态内部类特点实现延迟加载，效率高

5) 结论：推荐 推荐使用.

9：枚举

//使用枚举，可以实现单例, 推荐
enum Singleton {
INSTANCE; //属性
public void sayOK() {
System.out.println("ok~");
}
}

 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。