常见的几种单例模式

Posted 2021-05-01 浪尖聊大数据

　　

单例模式：是一种常用的软件设计模式，在它的核心结构中值包含一个被称为单例的特殊类。一个类只有一个实例，即一个类只有一个对象实例。

　　对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；售票时，一共有100张票，可有有多个窗口同时售票，但需要保证不要超售（这里的票数余量就是单例，售票涉及到多线程）。如果不是用机制对窗口对象进行唯一化将弹出多个窗口，如果这些窗口显示的都是相同的内容，重复创建就会浪费资源。

　　应用场景（来源：《大话设计模式》）：

　　　　需求：在前端创建工具箱窗口，工具箱要么不出现，出现也只出现一个

　　　　遇到问题：每次点击菜单都会重复创建“工具箱”窗口。

　　　　解决方案一：使用if语句，在每次创建对象的时候首先进行判断是否为null，如果为null再创建对象。

　　　　需求：如果在5个地方需要实例出工具箱窗体

　　　　遇到问题：这个小bug需要改动5个地方，并且代码重复，代码利用率低

　　　　解决方案二：利用单例模式，保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

　　通过以下几种方式，我们会发现，所有的单例模式都是使用静态方法进行创建的，所以单例对象在内存中静态共享区中存储。（可参考：https://zhidao.baidu.com/question/2206072272164938188.html）

　　 单例模式可以分为懒汉式和饿汉式：

　　　　懒汉式单例模式：在类加载时不初始化。

　　　　饿汉式单例模式：在类加载时就完成了初始化，所以类加载比较慢，但获取对象的速度快。

　　第一种（懒汉，线程不安全）:

public class SingletonDemo1 {    private static SingletonDemo1 instance;    private SingletonDemo1(){}    public static SingletonDemo1 getInstance(){        if (instance == null) {
            instance = new SingletonDemo1();
        }        return instance;
    }
}

这种写法lazy loading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。　

    第二种（懒汉，线程安全）：

public class SingletonDemo2 {    private static SingletonDemo2 instance;    private SingletonDemo2(){}    public static synchronized SingletonDemo2 getInstance(){        if (instance == null) {
            instance = new SingletonDemo2();
        }        return instance;
    }
}

这种写法在getInstance()方法中加入了synchronized锁。能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazy loading，但是效率很低（因为锁），并且大多数情况下不需要同步。

    第三种（饿汉）：

public class SingletonDemo3 {
    private static SingletonDemo3 instance = new SingletonDemo3();    private SingletonDemo3(){}    public static SingletonDemo3 getInstance(){        return instance;
    }
}

这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。

　  第四种（饿汉，变种）：

public class SingletonDemo4 {    private static SingletonDemo4 instance = null;    static{
        instance = new SingletonDemo4();
    }    private SingletonDemo4(){}    public static SingletonDemo4 getInstance(){        return instance;
    }
}

表面上看起来差别挺大，其实更第三种方式差不多，都是在类初始化即实例化instance

    第五种（静态内部类）：

public class SingletonDemo5 {    private static class SingletonHolder{        private static final SingletonDemo5 instance = new SingletonDemo5();
    }    private SingletonDemo5(){}    public static final SingletonDemo5 getInsatance(){        return SingletonHolder.instance;
    }
}

这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程，它跟第三种和第四种方式不同的是（很细微的差别）：第三种和第四种方式是只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第三和第四种方法就显得更合理。

第六种（枚举）：

public enum SingletonDemo6 {
    instance;    public void whateverMethod(){
    }
}

这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它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，可谓是很坚强的壁垒啊，不过，个人认为由于1.5中才加入enum特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，我也很少看见有人这么写过。

第七种（双重校验锁）：

public class SingletonDemo7 {    private volatile static SingletonDemo7 singletonDemo7;    private SingletonDemo7(){}    public static SingletonDemo7 getSingletonDemo7(){        if (singletonDemo7 == null) {            synchronized (SingletonDemo7.class) {                if (singletonDemo7 == null) {
                    singletonDemo7 = new SingletonDemo7();
                }
            }
        }        return singletonDemo7;
    }
}

这个是第二种方式的升级版，俗称双重检查锁定，详细介绍请查看：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html

在JDK1.5之后，双重检查锁定才能够正常达到单例效果。

多线程时的单例，多线程的程序中，多个线程同时访问该单例，会有可能创建多个实例。这个时候就需要用“锁”将它锁起来。包括锁、死锁、锁之间的通信，关于多线程这部分待后续详解！

参考：http://cantellow.iteye.com/blog/838473

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