单例模式详解

Posted 2020-08-26

1 为什么有的工具类使用单例不使用static呢?

首先你要明白static 是在什么时候初始化的，其设计意图是是什么，

单例 就是我们运行的当前虚拟机中有且只有一个需要的对象，不存在重复。 

static 是给类静态成员变量使用的，属于类的属性，一般是一些常量之类的东西，从加载上来说对于类和对象之间，在类加载到内存时候静态成员变量就存在了，而对象还不存在，

    另外 静态方法只能调用静态方法和静态变量这个你也应该知道，如果全部搞成静态方法那么意味着其他成员变量都要是静态的，很不方便，如果一天不要单例了也不容易扩展，很麻烦。

单例更符合OO思想。

另外，如果有static变量，必须考虑多线程的问题。

最近用sonar测评代码质量的时候，发现一个问题，工程中一些util类，以前写的static方法都提示最好用单例的方式进行改正。

为此，我仔细想了想，发现还是很有道理的。这里谈谈我个人对static方法与单例模式的理解。

这里我谈谈两种写法：

以前一些公共的类，我不假思索，习惯按照如下写法去写：

public class DateUtil {     public final static String DATEFORMAT = "YYYY-MM-DD";     private DateUtil() {     }     public static void changeDateFormat() {     } }

 

  调用的时候直接DateUtil.changeDateFormat();

  如果希望这个类作为一个单例，OK，可以直接在方法里添加一个私有的构造方法。

  这样一来，既可以避免用户new一个对象，又可以实现方法的调用，看似很好。

    其实，这种做法最大的缺点就是static作为一个静态方法，在加载类的时候就被加载到内存中，不管你用不用都占用这个位置，这种设计是不推荐的。

 

 

2 几种单例模式的介绍

第一种（懒汉，线程不安全）

Java代码

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton (){}

 

    public static Singleton getInstance() {

if (instance == null) {

    instance = new Singleton();

}

return instance;

    }

}

 

 这种写法lazy loading(懒加载)很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。

 

第二种（懒汉，线程安全）

Java代码

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton (){}

    public static synchronized Singleton getInstance() {

if (instance == null) {

    instance = new Singleton();

}

return instance;

    }

}

 

 这种写法能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazy loading，但是，遗憾的是，效率很低，99%情况下不需要同步。

 

 

 

第三种（饿汉）

 

Java代码

 

public class Singleton {

    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton (){}

    public static Singleton getInstance() {

return instance;

    }

}

 

 这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。

 

第四种（饿汉，变种)

Java代码

public class Singleton {

    private Singleton instance = null;

    static {

instance = new Singleton();

    }

    private Singleton (){}

    public static Singleton getInstance() {

return this.instance;

    }

}

 

 表面上看起来差别挺大，其实更第三种方式差不多，都是在类初始化即实例化instance。

外面开发用第三,第四种比较多.在很多框架中,也会经常看到第四种的身影. 大家现在开始都使用第四种.

 

第五种（枚举）：

 

Java代码

public enum Singleton {

    INSTANCE;

    public void whateverMethod() {

    }

}

 

 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象，可谓是很坚强的壁垒啊.

这种方式verygood.

 

3 单例模式的优缺点

优点

● 由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁地 创建、销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。 ● 由于单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要 比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一 个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决（在Java EE中采用单例模式时需要注意JV M 垃圾回收机制）。

● 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。

注:性能优化

 

缺点

●  单例模式一般没有接口，扩展很困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途 径可以实现。单例模式为什么不能增加接口呢？因为接口对单例模式是没有任何意义的，它 要求“自行实例化”，并且提供单一实例、接口或抽象类是不可能被实例化的。当然，在特殊情况下，单例模式可以实现接口、被继承等，需要在系统开发中根据环境判断。

●  单例模式对测试是不利的。在并行开发环境中，如果单例模式没有完成，是不能进行 测试的

●  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，而不关心它是否是单 例的，是不是要单例取决于环境，单例模式把“要单例”和业务逻辑融合在一个类中。

注:不得于扩展与测试

 

4 何时使用单例模式

在一个系统中，要求一个类有且仅有一个对象，如果出现多个对象就会出现“不良反 应”，可以采用单例模式，具体的场景如下：

●  要求生成唯一序列号的环境；

●  在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据，例如一个Web页面上的计数器，可以 不用把每次刷新都记录到数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并确保是线程安全的；

●  创建一个对象需要消耗的资源过多，如要访问I O和数据库等资源；

●  需要定义大量的静态常量和静态方法（如工具类）的环境，可以采用单例模式（当 然，也可以直接声明为st at ic的方式）。

 

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