java设计模式之单例模式

Posted 2021-01-31 StepByUs

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单例模式属于java设计模式的一种，最常见实现方式有以下几种 懒汉、饿汉、双重检查单例、静态内部类单例。

单例模式的特点：

1：单例类只能有一个实例

2：单例类的唯一实例化必须由自己完成

3：单例类给其他对象提供唯一实例

如何保证第一个和第三个特点呢->2个实例化的对象相等说明是同一实例化对象

 1 public class SingletonTest {
 2     
 3     public static void main(String[] args) {
 4         Singleton singleton1=Singleton.getInstance();
 5         Singleton singleton2=Singleton.getInstance();
 6         /*
 7          * 利用Set的特性检验2个对象是同一个实例
 8          * 输出1代表这两个变量代表的同一个实例对象
 9          * 
10          */
11         Set<Singleton> set=new HashSet<Singleton>();
12         set.add(singleton1);
13         set.add(singleton2);
14         System.out.println("set长度"+set.size());
15         //set长度1
16     }
17 }

如何理解第二个特点：单例类是的实例化必须由自己完成->私有化构造器

private Singleton() {
  }

 1 package com.innerclass;
 2 
 3 public class SingletonTest {
 4     
 5     public static void main(String[] args) {
 6         //我们在同包中创建一个其他类 并尝试创建Singleton实例 得的一个错误
 7         //The constructor Singleton() is not visible
 8         //构造方法Singleton() 是不可见的 也就是说我们无法创建Singleton的实例对象
 9         Singleton singleton=new Singleton();
10         
11     }
12 }

• 饿汉式的实现(饿汉式也就是不管你用不用我都把实例化创建好放在这里，你需要用的时候就拿去用)

优点：始终只有一个singleton实例对象 所以线程安全

          在类加载的同时已经创建好一个静态对象，调用时反应速度快

缺点：jvm加载类的时候一定会实例化，如果一直没调用getInstance()方法，会造成资源的浪费。

1 public class Singleton {
2   private Singleton() {
3   }
4   private static Singleton singleton=new Singleton();
5   public static Singleton getInstance() {
6       return singleton;
7   }
8 }

• 线程安全的懒汉式(何为懒汉也就是按需加载 只有在使用的时候才对单例类去初始化)

优点：按需加载，不会造成资源的浪费

缺点：无synchronized关键字的单例类会造成线程的不同步 

 1   private Singleton() {
 2       
 3   }
 4   public static Singleton singleton=null; 
 5   public synchronized Singleton getInstance(){
 6       if(singleton==null) {
 7           return  new Singleton();
 8       }
 9    return singleton;
10   }

此处说一下为什么要给getInstance()方法加锁(实际意义上是给Singleton.class类类型加锁，有兴趣可以去了解一下)

假设上面的代码中没有 synchronized 关键字  

public class Singleton {
  private Singleton() {
      
  }
  private static Singleton singleton=null;
  public static  Singleton getInstance(){
      if(singleton==null) {
          try {
　　　　　　　//假设线程阻塞情况
            Thread.sleep(100);
            return  new Singleton();
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
         
      }
   return singleton;
  }
  public static void main(String[] args) {
        Set<Singleton> singletons=
                new HashSet<Singleton>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            singletons.add(Singleton.getInstance());
        }
        System.out.println(singletons.size());
　　　　　//10
　　　　　//说明多线程下懒汉式可能会创建多个实例对象

}
}

这种情况下，线程安全可以保证，但是效率问题受到人的诟病了。因为线程第一次实例化类之后，往后每次获取实例化对象仍然需要去获取单例类的锁和释放锁。增加了性能的损耗。于是有了以下2中进阶方式的单例模式

• 双重检查单例(不同于上一个懒汉式实现方式  只有当对象未实例化的时候才选择去加锁创建唯一实例，若是对象已初始化直接返回已初始化对象，提高了效率)

   1 public class Singleton {
   2 /**
   3      * 双重检查单例
   4      */
   5   private Singleton() {
   6           
   7   }
   8   private static  volatile  Singleton singleton;
   9   public static Singleton getInstance() {
  10       if(singleton!=null) {
  11           synchronized (Singleton.class) {
  12             if(singleton!=null) {
  13                 singleton=new Singleton();
  14             }
  15         }
  16       }
  17       return singleton;
  18   }
  19 }

   

volatile关键字 在这里不做叙述，有兴趣的可以直接去百度它的作用

• 静态内部类实现单例(利用原理是内部类的对外不可见性)

public class Singleton {
    private Singleton() {
        
    }
    private static  class SingletonHandler{
        private static Singleton singleton=new Singleton();
    }
    public Singleton getInstance() {
        return SingletonHandler.singleton;
    }
    
}

推荐大家在多线程开发中使用双重检查单例和静态内部类单例，集成了懒汉和饿汉的优点。

如何只是单线程没有线程同步情况的话按照情况选择懒汉和饿汉式。

学习过程中，如有不对，请指出。