Java设计模式---单例模式

时间:2021-08-08
本文章向大家介绍Java设计模式---单例模式，主要包括Java设计模式---单例模式使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项，具有一定的参考价值，需要的朋友可以参考一下。

概念：

　　所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只能提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）。

单例设计模式8中方式：

  • 饿汉式（静态常量）
    • 步骤如下：
      • 构造器私有化（防止new）
      • 类的内部创建对象
      • 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
      • 代码实现 
        • package com.atguigu.singleton.type1;
public class SingletonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
        System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

//饿汉式(静态变量)
class Singleton {
    
    //1. 构造器私有化, 外部能new
    private Singleton() {
    }
    
    //2.本类内部创建对象实例
    private final static Singleton instance = new Singleton();
  
    //3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}
      • 优缺点：
        • 优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
        • 缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从开始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。
        • 这种方式基于classloader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，在单例模式中大多数都是调用getInstance方式，但是导致类装载的原因有很多，因此不能确定有其他的方式（或其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果。
        • 结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费。
  • 饿汉式（静态代码块）
    • 代码实现： 
      • package com.atguigu.singleton.type2;

public class SingletonTest02 {

    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
        System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

//饿汉式(静态变量)

class Singleton {
    //1. 构造器私有化, 外部能new
    private Singleton() {
    }
    

    //2.本类内部创建对象实例
    private  static Singleton instance;
    static { // 在静态代码块中，创建单例对象
        instance = new Singleton();
    }
    
    //3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}
    • 优缺点：
      • 优点：这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类似实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
      • 缺点：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费。
  • 懒汉式（线程不安全）
    • 代码实现： 
      • package com.atguigu.singleton.type3;

public class SingletonTest03 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("懒汉式1 ， 线程不安全~");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
        System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    //提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
    //即懒汉式
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
    • 优缺点：
      • 优点：
        • 起到了LazyLoading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使用这种方式。
  • 懒汉式（线程安全，同步方法）
    • 代码实现： 
      • package com.atguigu.singleton.type4;

public class SingletonTest04 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("懒汉式2 ， 线程安全~");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
        System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    //提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
    //即懒汉式
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
         
    • 优缺点：
      • 优点：
        • 解决了线程不安全问题
      • 缺点：
        • 效率太低了，每一个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法同步效率太低了。　　
  • 双重检查
    • 代码实现 
      • package com.atguigu.singleton.type6;
public class SingletonTest06 {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("双重检查");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
        System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
        
    }
}

// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    //提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题
    //同时保证了效率, 推荐使用
    
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
    • 优缺点：
      • 优点：
        • Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次if(singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。
        • 这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if(singleton == null)，直接return实例化对象，也避免了反复进行方法同步。
        • 线程安全：延迟加载，效率较高
        • 结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式。
  • 静态内部类
    • 代码实现： 
      • package com.atguigu.singleton.type7;

public class SingletonTest07 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("使用静态内部类完成单例模式");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
        System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
    }
}

// 静态内部类完成， 推荐使用
class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    //构造器私有化
    private Singleton() {}
    //写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 Singleton
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
    }
    
    //提供一个静态的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
    
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}
    • 优缺点：
      • 优点：
        • 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
        • 静态内部类方式在Singleton类装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
        • 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
        • 避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
        • 结论：推荐使用。
  • 枚举
    • 代码实现： 
      • package com.atguigu.singleton.type8;

public class SingletonTest08 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance2);
        
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
        
        instance.sayOK();
    }
}

//使用枚举，可以实现单例, 推荐
enum Singleton {
    INSTANCE; //属性
    public void sayOK() {
        System.out.println("ok~");
    }
}
    • 优缺点：
      • 优点：
        • 这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。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。
        • 推荐使用
  • 单例模式注意事项和细节说明
    • 单例模式保证了系统内部中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁 创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能。
    • 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new
    • 单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多（即：重量级对象），但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象（比如数据源、session工厂等）

原文地址：https://www.cnblogs.com/junhuai/p/15114131.html

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