Java设计模式—Singleton

单例模式的特点：

　　1、单例模式只能有一个实例

　　2、单利类必须自己创建自己的唯一实例

　　3、单例类必须给所有的其他对象提供这一实例

　　概述：保证一个类，只有一个实例存在，同时提供对该实例加以访问的全局访问方法。

 

单例模式的运用：线程池，缓存，日志对象，对话框，打印机，显卡驱动常常被设计为单例模式。主要就是避免不一致状态。

 

单例模式的实现方式：

　　懒汉式

　　饿汉式

　　双重检查

 

 

一、懒汉式

 

package cn.zpoor.singletonBlog;
//懒汉式单例模式，在第一次调用的时候实例化自己
public class Singleton {
    private static Singleton singleton = null;
    private Singleton() {}
    
    //实现全局方法(静态工厂方法)
    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

 

 

解释：

　　私有化的构造方法，避免在外部类实例化，Singleton的唯一实例只能通过getSingleton()方法访问。

　　但是懒汉式单例没有考虑线程的安全，多线程环境下可能会出现多个Singleton实例，实现线程安全有多种方法。举个栗子

 

1、在getSingleto()方法加上同步锁

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

 

 

2、双重检查

 

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

 

 

3、静态内部类（实现了线程安全，又避免同步带来的性能影响）

public class Singleton {
    public static class Lazy {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    
    private Singleton() {
        
    }
    
    public static final Singleton getSingleton() {
        return Lazy.INSTANCE;
    }
}

 

 

二、饿汉式

package cn.zpoor.singletonBlog;
//饿汉式单例，在类初始化时，已经自行初始化
public class Singleton {
    private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();
    
    private Singleton() {
        
    } 
    
    //静态全局方法
    public static Singleton getSingleton () {
        return SINGLETON;
    }
}

在类创建的时候就已经创建好一个静态的对象提供给系统使用，不在改变，所以线程是安全的。

 

 

懒汉和饿汉的区别：

　　字面上一个懒一个饿。

　　饿汉：类一旦初始化，单例初始化完成，调用getSingleton的时候，单例已经存在

　　懒汉：只有在调用getSingleton的时候，才会去初始化这个单例

 

从线程安全上面：

　　饿汉式天生就是安全的，可以直接用于多线程，不会出现问题

　　懒汉式本身是非线程安全的，实现线程安全一般是加同步锁、双重检查，静态内部类

 

从资源加载和性能上面：

　　饿汉式在类创建的时候就会实例化一个静态的对象，不管以后用不用，都会占据内存，相应的在第一次调用的速度会很快，已经初始化完成了。

　　懒汉式会延迟加载，第一次使用该单例的时候才会实例化该对象出来，第一次调用会初始化，速度上比较慢一点。

　　　　1、同步锁

　　　　　　在方法上调用上加上同步锁，线程安全了，但是每次都要同步，会影响性能

　　　　2、双重检查

　　　　　　在getSingleton中做了两次null检查，确保了只有第一次调用该单例的时候才会做同步，这样也是线程安全的，同时避免了每次同步的性能损耗。

　　　　3、静态内部类

　　　　　　利用了classloader的机制来保证初始化INSTANCE时只有一个线程，所以线程也是安全的，同时没有性能的损耗。（推荐）

 

 

什么是线程安全：

　　代码在所在的进程中有多个线程在同时运行，这些线程可能会同时运行这些代码。如果每次运行的结果和单线程运行的结果一致，其他变量的值也是和预期一致，这样就是线程安全的。

　　一个类或者程序提供的接口对于线程来说是源自操作，或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性，也就是不用考虑同步问题，这也是线程安全的

 

 

单例模式的应用：

　　饿汉式，使用双重检查

 

package cn.zpoor.singletonBlog;
public class Singleton {
    private String name;
    private static volatile Singleton instance = null;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
    
    public void info() {
        System.out.println("name is" + name);
    }
}

测试代码：

　　

package cn.zpoor.singletonBlog;

public class TestSingleton {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        
        s1.setName("WY");
        s2.setName("Zpoor");
        
        s1.info();
        s2.info();
        
        if (s1 == s2) {
            System.out.println("这是单例模式");
        } else {
            System.out.println("这是多例模式");
        }
    }
}


/*结果：
      
    name isZpoor
    name isZpoor
    这是单例模式
 */

 

总结：

　　一个类只有一个实例，还要提供全部访问的方法，注意懒汉饿汉的区别，线程安全等等。