设计模式-单例模式

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1.简介

   单例模式是一种常用的软件设计模式,其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在。

2.实现的基本思路

   单例模式要求类能够有返回对象一个引用(永远是同一个)和一个获得该实例的方法(必须是静态方法,通常使用getInstance这个名称)。

   单例的实现主要是通过以下两个步骤:

  1. 将该类的构造方法定义为私有方法,这样其他处的代码就无法通过调用该类的构造方法来实例化该类的对象,只有通过该类提供的静态方法来得到该类的唯一实例;
  2. 在该类内提供一个静态方法,当我们调用这个方法时,如果类持有的引用不为空就返回这个引用,如果类保持的引用为空就创建该类的实例并将实例的引用赋予该类保持的引用。

3.单例模式的几种常见写法

   1.饿汉式

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

优点: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。如果一直没有使用这个实例,便会造成内存的浪费。   

2.懒汉式

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

优点:起到了Lazy Loading的效果。

缺点:只能在单线程下使用。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   

3.静态内部类

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

这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似,但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化,没有Lazy-Loading的作用,而静态内部类方式在Singleton类被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SingletonHolder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。

优点:避免了线程不安全,延迟加载,效率高。  

 4.双重检查锁定

public class Singleton {

    private static volatile Singleton singleton;

    private Singleton() {}

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

如代码所示,双重检查可以避免在创建singleton对象后依然使用同步方法,这样就可以正常保证线程的安全。但是其中存在一个严重的问题,即双重检查锁失效,原因是我们使用的hotspot就指令重排序等优化,指令重排序会影响双重检验锁正常运行;

优点:线程安全;延迟加载;效率较高