23种设计模式之单例模式

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了23种设计模式之单例模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

单例模式

单例模式分八种方式

1)饿汉式(静态常量)
2)饿汉式(静态代码块)
3)懒汉式(线程不安全)
4)懒汉式(线程安全,同步方法)
5)懒汉式(线程安全,同步代码块)
6)双重检查
7)静态内部类
8)枚举

饿汉式(静态常量)

public class SingletonTest01 
    public static void main(String[] args) 

        // 测试
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(s1 == s2); // true
    


/**
 * 饿汉式(静态变量)
 * */
class Singleton 

    /**
     * 构造函数私有化,外部不能new
     * @param []
     * @date 2019/7/28 9:50
     **/
    private Singleton() 

    

    /**
     * 本类内部创建实例对象
     * */
    private final static Singleton instance = new Singleton();

    /**
     * 对外提供接口获取对象
     * @param []
     * @date 2019/7/28 9:51
     * @return Singleton
     **/
    public static Singleton getInstance() 
        return instance;
    


  优缺点说明:
1)优点:这种写法比较简单,就是在类加载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
2)缺点:在类加载的时候就完成实例化,没有达到Lazy Loading(懒加载)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。
3)结论:这种方式可用可能造成内存浪费。

饿汉式(静态代码块)

public class SingletonTest02 
    public static void main(String[] args) 
        // 测试
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(singleton1 == singleton2); // true
    


/**
 * 饿汉式(静态代码块)
 * */
class Singleton 

    /**
     * 构造函数私有化,外部不能new
     * @param []
     * @date 2019/7/28 9:50
     **/
    private Singleton() 

    

    /**
     * 本类内部创建实例对象
     * */
    private static Singleton instance;

    /**
     * 在静态代码块中实例化对象
     * */
    static 
        instance = new Singleton();
    

    /**
     * 对外提供接口获取对象
     * @param []
     * @date 2019/7/28 9:51
     * @return Singleton
     **/
    public static Singleton getInstance() 
        return instance;
    

  优缺点:
1)这种方式和上面的方式类似的,优缺点一致。
2)结论:这种方式可用,但可能会造成内存浪费。

懒汉式(线程不安全)

public class SingletonTest03 
    public static void main(String[] args) 
        // 测试
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(singleton1 == singleton2); // true
    


/**
 * 懒汉式(线程不安全)
 * */
class Singleton 

    /**
     * 创建未初始化的对象
     * */
    private static Singleton instance;

    /**
     * 构造函数私有化
     * */
    private Singleton() 

    

    /**
     * 对外提供接口并实例化对象
     * 当使用该方法时,才实例化对象
     * */
    public static Singleton getInstance() 
        if (instance == null) 
            instance = new Singleton();
        
        return instance;
    


  优缺点:
1)起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程的环境下使用。
2)如果在多线程下,一个线程进入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判断语句,这是就会造成多实例现象。
3)结论:在实际开发中,不可使用。

懒汉式(同步方法,线程安全)

public class SingletonTest04 
    public static void main(String[] args) 
        // 测试
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(s1 == s2);
    


/**
 * 懒汉式(同步方法,线程安全)
 * */
class Singleton 

    /**
     * 创建未实例化对象
     * */
    private static Singleton instance;

    /**
     * 构造函数私有化
     * */
    private Singleton()

    /**
     * 在同步锁下,进行判断实例化对象
     * @param []
     * @date 2019/7/28 10:33
     * @return Singleton
     **/
    public static synchronized Singleton getInstance() 
        if (instance == null) 
            instance = new Singleton();
        

        return instance;
    


  优缺点:
1)解决了线程不安全问题。
2)效率太低,每个线程在想获取实例时,执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只要执行一次就行,后面想获取该类实例,直接return就行了。
3)结论:在实际开发中,不可用。

懒汉式(同步代码块,线程不安全)

public class SingletonTest05 
    public static void main(String[] args) 
        // 测试
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(s1 == s2);
    


/**
 * 懒汉式(同步代码块,线程不安全)
 * */
class Singleton 

    private static Singleton instance;

    private Singleton() 

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

        return instance;
    

  优缺点:
1)这种方式本意是为了解决第四种方式效率低的问题。
2)但是这种同步并不能起到线程同步的作用,和第三种方式遇到的情况类似。
3)结论:在实际开发中,不可使用。

双重检验

public class SingletonTest06 
    public static void main(String[] args) 
        // 校验
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(s1 == s2); // true
    


/**
 * 双重校验
 * */
class Singleton 

    /** 创建未实例化对象 */
    private static volatile Singleton instance;

    /** 构造函数私有化 */
    private Singleton() 

    /**
     * 进行双重校验,解决线程安全问题,同时解决懒加载问题,并且解决了效率问题
     * @param []
     * @date 2019/7/28 10:55
     * @return Singleton
     **/
    public static Singleton getInstance() 
        if (instance == null) 
            synchronized (Singleton.class) 
                if (instance == null) 
                    instance = new Singleton();
                
            
        

        return instance;
    

  优缺点:
1)Double-Check概念是多线程开发中经常使用的方式,如代码中所示,通过两重if(instance == null)检查,保证了线程安全。
2)这样,实例化代码只要执行一次,后面再次访问就直接返回实例化对象,避免了重复的进行方法同步。
3)线程安全,延迟加载,效率较高。
4)结论:在实际开发中,推荐使用。

静态内部类

public class SingletonTest07 
    public static void main(String[] args) 
        // 测试
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(s1 == s2); // true
    


/**
 * 静态内部类
 * */
class Singleton 

    /**
     * 构造函数私有化
     * */
    private Singleton() 

    /**
     * 静态内部类,该类中实例化Singleton属性
     * */
    private static class SingletonInstance 
        private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
    

    /**
     * 对外提供接口获取实例化对象
     * */
    public static Singleton getInstance() 
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    


  优缺点:
1)这种方式利用类装载机制保证了在初始化实例时只有一个线程。
2)静态内部类方式在Singleton类被装载时不会立即实例化,而是在需要实例化时,调用getInstance()方法,才会装载SingletonInstance类,从而完成了Singleton的实例化。
3)类的静态属性只会在第一次加载类时初始化,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程安全。
4)优点:避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现了延迟加载,并且效率较高。
5)结论:在实际开发中,推荐使用。

枚举

public class SingletonTest08 
    public static void main(String[] args) 
        Singleton s1 = Singleton.INSTANCE;
        Singleton s2 = Singleton.INSTANCE;

        System.out.println(s1 == s2); // true
        s1.sayOk();
    


/**
 * 枚举
 * */
enum Singleton 
    /**
     * 属性
     * */
    INSTANCE;
    public void sayOk() 
        System.out.println("ok");
    

  优缺点:
1)通过枚举方式实现的单例模式。不仅可以避免多线程问题,而且还能防止反序列化重新创建对象。
2)这种方式也是Effective Java作者提倡的方式。
3)结论:推荐使用。

注意事项和细节说明

1)单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象,节省了系统资源,对于一些频繁创建销毁对象,使用单例模式可以提高系统性能。
2)单例模式使用场景:需要频繁的进行创建和销毁对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即重量级对象),但又经常使用的、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(数据源、session工厂)。

总结:在使用单例模式时,考虑的问题无非就是线程是否安全、是否延迟加载、效率是否高等问题。当线程安全、延迟加载、效率较高时,该方式的单例模式就可用。

以上是关于23种设计模式之单例模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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