聊聊“单例模式”的多种实现方式。

Posted 2021-05-01 HarLearn

单例模式，可以保证你在系统的任何地方使用的实例都是同一个，也就是一个类只能创建一个实例，这样可以节省内存资源、保证数据内容的一致性。

单例模式（Singleton）定义，「保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点」。下面是类图：

单例模式

单例模式的思想就是保证类只有一个实例，所以剩下的问题就是利用编程语言的一些特性来实现这种思想。下面了解Java语言如何保证这种思想的。

在Java中所有类都有构造方法，不显示定义构造方法，系统会提供一个默认的构造方法，若有显示定义的构造方法，默认的构造方法就会失效。所以为了保证外界不可以通过new方法创建多个实例，我们把构造方法私有化。并向外界提供一个静态的方法，来让外界创建和使用类。

单例模式有多种实现方式，下面进行简要的了解。

普通单例模式

现在的操作系统都使用抢占式调度，也就是每一个可运行线程都只有一个时间片来执行任务。当时间到达时就会让其他线程来执行任务。所以在上述代码中，单例首次被调用时，singleton肯定是null的。当线程A首次使用单例时，会通过null判断，再进行实例化，但是时间片结束，没有实例化成功。换其他线程来执行任务，当轮到线程B时，它也要使用单例，线程B在判断时条件也为null，也会进行实例化操作。所以会有多个线程通过判断进入来创建实例，违背单例模式的思想。解决方式就是加锁，让其创建过程变成同步的，必须实例化完成才可以。看下面多个实现方式。

懒汉式单例

synchronized关键字锁住的是这个对象，这样的用法，在性能上会有所下降，因为每次调用getInstance()，都要对对象上锁，事实上，只有在第一次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了，所以，这个地方需要改进。

双重锁定模式

双重锁定模式是对上一种的改进，让其只在首次使用时才加锁。

饿汉式单例

我们也可以利用类加载顺序，让类加载时就创建一个单例，保证在调用 getInstance 方法之前单例已经存在了。并设置为常量，保证以后不再修改，所以是线程安全的，看下面代码:

这种方式就是在类加载时就创建一个单例，不管你使不使用，都会进行创建。如果始终都没有使用Singleton实例，那么创建Singleton消耗的系统资源就被白白浪费了。

初始化块方式实现

还有一种初始化方式，是使用初始化块进行初始化，利用初始化块在类加载时只会执行一次的特性。看下面代码实现。

内部类方式实现

在学习过程中也看到有使用内部类来实现单例模式的。因为类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次。代码如下:

总结

单例模式的本质还保证一个类只有一个实例的要求。上面学习了在Java语言中实现这种思想的几种实现方法，还有很多实现方法，都有其优缺点。结合各个方法的优点，根据自己的需求选择合适的就可以。取长补短。

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