单例模式
优点
- 在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例(比如管理学院首页页面缓存)。
- 避免对资源的多重占用(比如写文件操作)
缺点
- 没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。
使用场景
- 要求生产唯一序列号
- WEB 中的计数器,不用每次刷新都在数据库里加一次,用单例先缓存起来
- 创建的一个对象需要消耗的资源过多,比如 I/O 与数据库的连接等。
注意
getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。
单例模式分为6种实现方式
1、饿汉式
这种方式比较常用,但容易产生垃圾对象。
优点:没有加锁,执行效率会提高。
缺点:类加载时就初始化,浪费内存。
最基本的思路,就是将类的构造器私有化,那么就不能在外部调用 new 创建实例了。
public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { return instance; } }
2、懒汉式,线程不安全
这种方式是最基本的实现方式,这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized,所以严格意义上它并不算单例模式。
public class Singleton { // 1. 私有化构造器 private Singleton (){} // 2. 定义实例的变量 private static Singleton instance; // 3. 通过静态方法创建或返回实例 public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); // 虽然构造器是私有的,但是可以在内部调用 } return instance; } }
3、懒汉式,线程安全
这种方式具备很好的 lazy loading,能够在多线程中很好的工作,但是,效率很低,99% 情况下不需要同步。
public class Singleton { // 1. 私有化构造器 private Singleton (){} // 2. 定义实例的变量 private static Singleton instance; // 3. 通过静态方法创建或返回实例 // 通过锁,将对此方法的调用变成串行的。这就防止了错误 public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); // 虽然构造器是私有的,但是可以在内部调用 } return instance; } }
4、双重检查锁
这种方式采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。
public class Singleton { //1、私有化构造器 private Singleton (){} //定义实例的变量 private volatile static Singleton singleton; // 3. 构造一个静态方法,通过它初始化或返还对象 public static Singleton getSingleton() { if (singleton == null) { // 双重检查锁机制 synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }
5、静态内部类
这种方式能达到双检锁方式一样的功效,但实现更简单。对静态域使用延迟初始化,应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。这种方法相对来说,非常优秀的一种实现。在很多地方,推荐使用这种方式。
public class Singleton { //1、私有化构造器 private Singleton (){} // 2. 充分利用了静态内部类的特性,在里面初始化 Singleton实例 // - 只会被初始化一次 // - 只有当静态内部类内部的属性、方法等被调用的时候,静态内部类才会被加载 private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } // 3. 提供一个公共方法,获取实例化好之后的对象 public static final Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } }
6、枚举(ENUM)
这种实现方式还没有被广泛采用,但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁,自动支持序列化机制,绝对防止多次实例化。
ENUM 应该是最简单,也是最好的一种实现单例模式的方式。它充分利用了 JVM 的特性,既保证了线程安全,又保证了延迟加载。
enum Singleton { INSTANCE; public void whateverMethod() { System.out.println("hello"); } } public class Main { public static void main (String... args) { Singleton theSingleton = Singleton.INSTANCE; // 获取实例 theSingleton.whateverMethod(); // 调用方法 } }
建议:
一般情况下,不建议使用懒汉方式,建议使用饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时,才会使用内部类方法。如果涉及到反序列化创建对象时,可以尝试使用枚举方式。如果有其他特殊的需求,可以考虑使用双检锁方式。