单例模式

Posted 2021-03-01 zhangpeng8888

1. 什么是单例模式

单例模式指的是在应用整个生命周期内只能存在一个实例。他有很多好处，能够避免实例对象的重复创建，减少创建实例的系统开销，节省内存。

2. 单例模式和静态类的区别

静态类就是一个类里面都是静态方法和静态field，构造器被private修饰，因此不能被实例化。

区别：

1）首先单例模式会提供给你一个全局唯一的对象，静态类只是提供很多静态方法，这些方法不用创建对象，通过类就可以直接调用；

2）如果是一个非常重的对象，单例模式可以懒加载，静态类就无法做到；

应用场景：如果只是想使用一些工具方法，那么最好用静态类，静态类比单例类更快，因为静态的绑定是在编译期进行的。如果要维护状态信息，或者访问资源时，应该选用单例模式。或者说，当你需要面向对象的能力时（比如继承、多态）时，选用单例类，当你仅仅是提供一些方法时选用静态类。

3.代码示例

1）

**
 *  饿汉式（静态常量）
 *  优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
 *  缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从
 *       未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。
 */
public class Singleton1 {
    private final static Singleton1 instance = new Singleton1();
    private Singleton1(){}
    public static Singleton1 getInstance(){
        return instance;
    }
}

2）

/** 饿汉式（静态代码块）
 * 和静态常量类似
 */
public class Singleton2 {
   private static Singleton2 instance;
   static {
      instance = new Singleton2();
   }
   private Singleton2() {}
   public static Singleton2 getInstance() {
      return instance;
   }
}

3）

/**
 * 懒汉式(线程不安全)
 * 这种写法起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。如果在多线程下，一个线程进入了
 * if (instance == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，
 * 这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。
 */
public class Singleton3 {
   private static Singleton3 instance;
   private Singleton3() {}
   public static Singleton3 getInstance() {
      if (instance == null) {
         try {
            Thread.sleep(1000);
         } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
         }
         instance = new Singleton3();
      }
      return instance;
   }
}

4）

/**
 * 懒汉式(线程安全，同步方法)
 * 优点：解决了现场不安全的问题
 * 缺点：效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次
 *       实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低要改进
 */
public class Singleton4 {
   private static Singleton4 instance;
   private Singleton4() {}
   public static synchronized Singleton4 getInstance() {
      if (instance == null) {
         instance = new Singleton4();
      }
      try {
         Thread.sleep(1000);
      } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
      }
      return instance;
   }
}

5）

/**
 * 懒汉式(线程安全，同步代码块)
 * 由于第四种实现方式同步效率太低，所以摒弃同步方法，改为同步产生实例化的的代码块。但是这种同步并不能起到
 * 线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，
 * 还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。
 */
public class Singleton5 {
   private static Singleton5 instance;
   
   private Singleton5() {}
   public static Singleton5 getInstance() {
      if (instance == null) {
         try {
            Thread.sleep(1000);
         } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
         }
         synchronized (Singleton5.class) {
            instance = new Singleton5();
         } }
      return instance;
   }
}

6）

/**
 * 双重检查
 * Double-Check概念对于多线程开发者来说不会陌生，如代码中所示，我们进行了两次if (singleton == null)检查，
 * 这样就可以保证线程安全了。这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，
 * 直接return实例化对象。
 * 优点：线程安全；延迟加载；效率较高
 */
public class Singleton6 {
   private static volatile Singleton6 instance;
   private Singleton6() {}
   public static Singleton6 getInstance() {
      if (instance == null) {
         synchronized (Singleton6.class) {
            if (instance == null) {
               instance = new Singleton6();
            }
         }
      }
      return instance;
   }
}

7）

/**
 * 静态内部类
 * 这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似，但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
 * 不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化，没有Lazy-Loading的作用，
 * 而静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，
 * 才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，
 * 所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
 * 优点：避免了线程不安全，延迟加载，效率高。
 */
public class Singleton7 {
   private Singleton7() {}
   private static class SingletonInstance {
      private static final Singleton7 instance = new Singleton7();
   }
   public static Singleton7 getInstance() {
      return SingletonInstance.instance;
   }
}

8）

/**
 *枚举类型，jdk1.5以后
 */
public enum Singleton8 {
   instance;
   public void whateverMethod(Singleton8 a) {
      System.out.println("枚举方法调用");
   }
}