设计模式系列篇——单例模式

Posted 复旦猿

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了设计模式系列篇——单例模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

What

一个类只允许创建一个对象(或者实例),那这个类就是一个单例类,这种设计模式就叫作单例设计模式,简称单例模式(Singleton Design Pattern)。

Why

为什么我们需要单例这种设计模式?它能解决哪些问题?
从业务概念上,有些数据在系统中只应该保存一份,就比较适合设计为单例类。比如,系统的配置信息类。除此之外,我们还可以使用单例解决资源访问冲突的问题。

How

那么,如何实现一个单例类呢?总结起来,有以下5种方法实现一个单例类。

饿汉式

public class HungrySingleton {
private String content;
private static final HungrySingleton instance = new HungrySingleton();

private HungrySingleton() {
content = "This is a singleton object from hungry type";
}

public static HungrySingleton getInstance() {
return instance;
}

public String getContent() {
return content;
}
}

饿汉式的实现方式,在类加载的期间,就已经将 instance 静态实例初始化好了,所以,instance 实例的创建是线程安全的。不过,这样的实现方式不支持延迟加载实例。

懒汉式

public class LazySingleton {
private String content;
private static LazySingleton instance;

private LazySingleton() {
content = "This is a singleton object from lazy type";
}

public static synchronized LazySingleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}

public String getContent() {
return content;
}
}

懒汉式相对于饿汉式的优势是支持延迟加载。这种实现方式会导致频繁加锁、释放锁,以及并发度低等问题,频繁的调用会产生性能瓶颈。

双重检查

public class DoubleCheckSingleton {
private String content;
private static volatile DoubleCheckSingleton instance;

private DoubleCheckSingleton() {
content = "This is a singleton object from double-check type";
}

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

public String getContent() {
return content;
}
}

双重检测实现方式既支持延迟加载、又支持高并发的单例实现方式。只要 instance 被创建之后,再调用 getInstance() 函数都不会进入到加锁逻辑中。所以,这种实现方式解决了懒汉式并发度低的问题。

静态内部类

public class StaticInnerClassSingleton {
private String content;

private StaticInnerClassSingleton() {
content = "This is a singleton object from static inner class type";
}

public String getContent() {
return content;
}

public static class StaticInnerClassSingletonHolder {
public static final StaticInnerClassSingleton staticInnerClassSingleton = new StaticInnerClassSingleton();
}

public static StaticInnerClassSingleton getInstance() {
return StaticInnerClassSingletonHolder.staticInnerClassSingleton;
}
}

利用 Java 的静态内部类来实现单例。这种实现方式,既支持延迟加载,也支持高并发,实现起来也比双重检测简单。

枚举类

public enum EnumSingleton {
INSTANCE;
private String content = "This is a singleton object from enum type";

public String getContent() {
return content;
}
}

最简单的实现方式,基于枚举类型的单例实现。这种实现方式通过 Java 枚举类型本身的特性,保证了实例创建的线程安全性和实例的唯一性。

代码地址

https://github.com/FudanYuan2019/i-learning/tree/master/i-design-pattern/src/main/java/singleton

写在最后

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以上是关于设计模式系列篇——单例模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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