设计模式——单例模式

Posted 2020-09-02 jihite

简介

单例模式（Singleton Pattern）是Java中最简单的设计模式之一。属于创建型模式。该模式只涉及到一个单一的类，负责创建自己的对象，并且只有单个的对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

意图

保证一个类有且只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

主要解决

一个全局使用的类频繁的创建于销毁

如何解决

判断系统是否有这个单利，如果有则返回，如果没有就创建

关键代码

构造函数是私有的，然后公开一个GetInstance方法

图示

应用实例

一个党有且只有一个主席

地球有且只有一个，从有地球这个单例开始，所有的动物都用这个单例而且只有这个单例可用

登录模块、配置模块

几种实现方式

1. 懒汉式

1.1 懒汉式-线程不安全

public class Singleton{
    private static Singleton instance;
    //让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

1.2 懒汉式-线程安全

public class Singleton{
    private static Singleton instance;
    //让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
    private Singleton(){}
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

1.1 最大的问题是不支持多线程，1.2加上锁synchonized就支持了多线程，严格意义上讲1.1不是单例模式。

优点：第一次调用的时候才初始化，避免内存浪费

缺点：必须加锁synchonized才能保证单例，但加锁会影响效率

2. 饿汉式

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

饿汉式多线程安全，比较常用，但容易产生垃圾对象

优点：没有加锁，执行效率会提高

缺点：类加载是就初始化，浪费内存

它基于 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

3. 双验锁/双重校验锁

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

这种方式安全且在多线程的方式下保持高性能

实例

singleton.java

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

SingletonPatternDemo.java

public class SingletonPatternDemo {
    public static void main(String []args){
        Singleton object = Singleton.getInstance();
        Singleton object2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println("End~~~~~~~~~~~");
    }
}

推荐1：静态内部类

public class Singleton1 {
    private static class MySingleton {
        public static final Singleton1 INSTANCE = new Singleton1();

    }
    private Singleton1() {
    }
    public static Singleton1 getInstance() {
        return MySingleton.INSTANCE;
    }

由于静态内部类MySingleton只有在getInstance()方法第一次被调用时，才会被加载，而且构造函数为private，因此该种方式实现了懒汉式的单例模式。不仅如此，根据JVM本身机制，静态内部类的加载已经实现了线程安全。

推荐2：枚举

public interface MySingleton {
    void doSomething();
}

public enum Singleton implements MySingleton {
    INSTANCE {
        @Override
        public void doSomething() {
            System.out.println("complete singleton");
        }
    };

    public static MySingleton getInstance() {
        return Singleton.INSTANCE;
    }
}

• 枚举类实现其实省略了private类型的构造函数
• 枚举类的域(field)其实是相应的enum类型的一个实例对象