设计模式系列单例模式的7种写法

Posted 2020-11-17 dream-to-pku

前言

单例模式是一种常用的软件设计模式，在他的核心结构中只包含一个被称为 单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统只有一个实例而且该实例易于外界访问，从而方便对实例个数的控制并节约系统资源。如果希望在系统中某个类的对象只能存在一个，单例模式是最好的解决方案。 

Singletom类，定义一个GetInstance操作，允许客户访问他的唯一实例，GetInstance是一个静态方法，主要负责创建自己的唯一实例。

一、实现

1、饿汉式

public class Singleton {
        private static Singleton singleton = new Singleton();

        private Singleton(){}

        public static Singleton getInstance(){ 
            return singleton; 
        }
 }

优点：在类加载时就完成了对象的初始化，所以类加载比较慢，但是获取对象的速度比较快。

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。

2、懒汉式（线程不安全）

public class Singleton {
        private static Singleton singleton ;

        private Singleton() {}

         public static Singleton getInstance(){ 
                if(singleton == null){ 
         singleton = new Singleton(); 
         } 
    return singleton; 
   } 
}　　

优点：这种写法起到了延迟加载的效果，但是只能在单线程下使用。

缺点：如果在多线程下，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。所以在多线程环境下不可以使用这种方式。

3、懒汉式（线程安全）

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

或者

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

优点：解决了上面线程不安全的问题

缺点：效率太低，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六够了，后面的想获得该实例，直接return就就好了。方法进行同步效率太低。

4、双重检查式（DCL:Double-checked locking）

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

优点：线程安全、延迟加载、效率较高。

这种写法在getInstance()方法中进行了两次空判断，第一次是为了避免不必要的同步，第二次是在singleton为空的情况下才创建实例。DCL虽然在一定程度上解决了资源的消耗和多余的同步，线程安全等问题，但是在某些情况下会出现DCL失效。有些书中建议使用静态内部类单例模式来代理DCL。

5、静态内部类单例模式

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

加载一个类时，其内部的类不会同时被加载，当且仅当某个静态成员（静态成员变量、构造方法、静态方法）被调用时才去加载。第一次加载Singleton时并不会初始化Singleton，只有第一次调用getInstance()方法时才会加载SingletonHolder,并且初始化Singleton,这样不仅能够保证线程的安全性也能保证Singleton类的唯一性。推荐使用中这种方式。

6、枚举单例

public enum Singleton{
        INSTANCE;
        public void doSomething(){

        }
}　　

优点：通过Singleton.INSTANCE来访问，比较方便，线程安全，防止反序列化创建新的对象，

缺点：失去了一些类的特性，没有延迟加载，可读性差

7、容器式

public class SingletonManager {
        public static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String, Object>();
        public static void registerService(String key,Object instance){
            if(!objMap.containsKey(key)){
                objMap.put(key, instance);
            }
        }
        public static Object getService(String key){
            return objMap.get(key);
        }
}　　

　用SingletonManager将多个单例统一进行管理，使用时根据key获取对应的实例，这种方式可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作，降低了用户的使用成本，屏蔽了内部实现细节，降低了耦合度。