设计模式：单例模式

Posted 2020-11-27 chenjiabing

什么是单例模式

• 单例模式（Singleton Pattern）是一个比较简单的模式，实际应用很广泛，比如 Spring 中的Bean实例就是一个单例对象。
• 文章首发于作者微信公众号【码猿技术专栏】设计模式：单例模式，原创不易，喜欢的支持一下！！！！
• 定义：确保某一个类 只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

单例模式的优缺点

• 评价任何一种事务都要从两个方面去看，不能单一的评价。下面来看看单例模式有什么优缺点。

优点

• 只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例。
• 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件动作，由于只有一个实例存在 内存中，避免对同一个资源文件的同时写操作。
• 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如可以设计一个单 例类，负责所有数据表的映射处理。

缺点

• 单例模式一般没有接口，很难扩展（根据环境而定）。
• 单例模式与单一职责原则有冲突。一个类应该只实现一个逻辑，而不关心是否是单例的。

单例模式的实现

• 单例模式有很多的实现方式，但是各种实现的方式都有其优缺点，下面来看看各种的实现方式。
• 单例模式的实现满足以下几点：
  • 构造方法私有。
  • 有一个静态方法获取该类的实例。
  • 该类保证只有一个实例。

懒汉式

• 懒汉式是当用到这个对象的时候才会创建。
• 优点：只有用到的时候才会创建这个对象，因此节省资源。
• 简单的实现如下：

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

• 上面的代码算是基本满足了单例模式，但是不能满足线程安全，一旦在多线程的环境下仍然是不能保证该类是单例的。
• 如何保证线程安全，当然是加锁了，我们可以加线程同步锁synchronized，实现如下：

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

• 此种实现方式虽然满足了线程安全，但是加锁势必会影响性能。

饿汉式

• 饿汉式和懒汉式恰巧相反，在类加载的时候就创建实例。
• 优点：还没用到就创建，浪费资源。
• 缺点：在类加载的时候就创建，线程安全。
• 实现如下：

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}

双重校验锁

• 属于懒加载的一种实现方式，采用双重校验的机制，在多线程的情况仍然保持高性能。
• 实现如下：

public class Singleton {  
    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;  
    }  
}

 

匿名内部类/静态内部类

• 利用静态变量、静态代码块、静态方法都是在类加载的时候只加载一次的原理。
• 实现如下：

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

总结

• 单例模式的实现虽然很简单，但是也要确保实现的性能和线程安全的问题。
• 单例模式的实现主流的就是以上介绍的几种，分别是懒汉式线程不安全、懒汉式线程安全、饿汉式、双重校验锁的实现、静态内部类的实现。这几种方式各有优缺点，陈某推荐使用静态内部类的实现方式。
• 单例模式也是Spring使用的一种设计模式，保证了Bean的单实例才能管理和监控Bean的创建和销毁。