单例模式

Posted 2021-03-11 dearnotes

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。

特点

• 单例类只能有一个实例
• 必须创建自己的唯一实例
• 给其它对象提供这一实例
• 构造函数一般是私有的

实现方式

1、懒汉式（线程不安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    //私有构造方法，防止被实例化 
    private Singleton() {
    }
 
    //静态方法，创建实例
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

这种方式不支持多线程,但是用到了懒加载（用到的时候才去加载）

2、懒汉式（线程安全）

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
//加synchronized保证线程安全
    public static synchronized Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

或者这样写

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

这种方式保证了线程安全，但是因为加了synchronized关键字，效率很低。

3、饿汉式(线程安全）

public class Singleton { 
//类初始化时，立即加载对象 
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}  
//没有加synchronized关键字，保证了执行效率
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}

懒汉式和饿汉式主要区别

• 懒汉式会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来（调用getInstance()方法的时候），第一次调用时要做初始化，如果要做的工作比较多，性能上会有些延迟，之后就和饿汉式一样了。

• 饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来，不管之后会不会使用这个单例，都会占据一定的内存，但是相应的，在第一次调用时速度也会更快，因为其资源已经初始化完成。

4、双检锁（DCL)（线程安全）

public class Singleton {  
//volatile关键字禁止指令重排序
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

这种方式比较常用，既提高了效率，又保证了线程安全，在getSingleton()中一开始就进行判断，避免了多余的同步。
详细的介绍可以参考这篇博文https://www.jianshu.com/p/a8cdbfd9869e

5、静态内部类式（线程安全）

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
    return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}

这种方式可以达到和双检锁一样的效果，实现上又更为简单。它是只有调用getInstance()时，才会加载SingletonHolder类，既保证了线程的同步，又确保了单例。

6、枚举式（线程安全）

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

这种方式从某种意义上来说是最好的，首先它简单，其次它不仅避免了多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。它不是懒加载。

应用场景

某个实例对象需要被频繁的访问

• 网站计数器
• 数据库连接池
• 线程池
• 任务管理器
• 回收站

优缺点

优点

• 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，当需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
• 避免对共享资源的多重占用。

缺点

• 不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
• 由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
• 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
• 滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

参考：https://www.cnblogs.com/damsoft/p/6105122.html