设计模式第五篇-单例模式

Posted 2021-01-29 yuanqinnan

一、引言

单例模式应该是设计模式中比较简单的一个，因为这个模式只有一个类，但不要小看这个设计模式，这个模式可是面试的时候很常见的一个。

单例模式有什么的用处：有一些对象我们只需要一个的时候，比如线程池，缓存，注册表等。

也就是说这个模式的作用是：保证只有一个实例对象。

二、单例模式

先看定义：确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。

开始思考，我们如何确保只有一个实例？

首先要知道我们是如何创建的对象的，这个很容易回答：用new关键字，只要是公开类，我们在外部就可以无限的实例化，也是就说第一步就是要将类私有化。

如何私有化：使用私有构造构造器，一旦使用私有构造器，那么外部便不能实例化。

可一旦使用私有构造器，那么不是只有内部才能调用这个构造器么？既然外部不能实例化，那么如何去调用这个私有构造器呢？

这个时候静态方法就起作用了，我们定义一个静态方法，通过静态方法去调用私有构造器，问题就解决了。

通过上面的思考，代码就已经出来了：

//单例模式实现-懒汉式
public class Singleton {

    //利用静态变量记录类的唯一实例
    private static Singleton  uniqueInstance;
    //把构造器设置为私有，只有内部才可以调用构造器
    private Singleton(){}
    //用静态方法实例化对象
    public static Singleton getInstance(){
        //如果为空则说明还没有创建实例，这个时候我们可以创建，这个就是延时实例化，也就是传说中的懒汉式
        if(uniqueInstance==null){
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
    public void showMsg(){
        System.out.println("其他方法，显示数据");
    }
}

这种实现方法叫做懒汉式，但这种懒汉模式存在一个问题：线程不安全，在多线程情况下，完全有可能生成多个实例，这个时候可以用synchronized关键字来处理。

 public static synchronized Singleton getInstance(){
 ...
}

当然，加锁会降低一些性能。

其实还有一种方法，那就是饿汉式：

//单例模式-饿汉式
public class Singleton1 {
    //初始化器重直接创建，可以保证线程安全
    private static Singleton1 uniqueInstance=new Singleton1();
    //静态方法
    private Singleton1(){}
    //直接返回
    public static Singleton1 getInstance(){
        return uniqueInstance;
    }
}

这样的方式容易产生垃圾对象，浪费一些内存，但是没有加锁，效率提高很多（一般情况下推荐使用这种方式）。

另外还有一种凡是：双重检查加锁

//双重加锁方式
public class Singleton2 {
    //利用volatile 关键字保证多个线程正确使用uniqueInstance
    private volatile  static Singleton2 uniqueInstance;
    private Singleton2(){}

    public static Singleton2 getInstance(){
        //检查实例，不存在则进入同步代码块
        if(uniqueInstance==null){
            //同步代码块
            synchronized (Singleton2.class){
                //进入代码块后，再判断一次
                if(uniqueInstance==null){
                    uniqueInstance=new Singleton2();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

这种方式可以大大提高性能，就是实现有些复杂（且不支持1.4之前的版本）

三、总结

单例模式是一个相对简单的模式，主要的核心在私有化构造器，及暴露一个静态方法创建实例，再考虑多线程相关情况。

设计模式相关源码地址：https://gitee.com/yuanqinnan/pattern