设计模式之单例模式

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饿汉式

静态常量

步骤如下
  1. 构造器私有化(防止通过new创建实例)
  2. 在类内部创建静态对象
  3. 向外暴露一个静态方法(getInstance)

class Car {

    private Car(){} // 构造方法私有化

    private static Car car = new Car(); // 创建一个静态变量

    private static Car getInstance(){  //对外提供一个获取函数
        return car;
    }

}
优缺点说明

1)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 2)缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到 Lazy loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费 3)这种方式基于 classloader机制避免了多线程的同步问题,Instance在类装载时就实例化,在单例模式中大多数都是调用 getInstance方法,但是导致类装载的原因有很多种,因此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就没有达到 lazy loading的效果 4)结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费

静态代码块

步骤
  1. 构造器私有化(防止通过new创建实例)
  2. 在静态变量块内创建对象
  3. 向外暴露一个静态方法(getInstance)
class Car {

    private Car(){} // 构造方法私有化

    private static Car car;

    static {
        car = new Car();  // 在静态代码块中创建
    }

    private static Car getInstance(){  //对外提供一个获取函数
        return car;
    }

}
优缺点说明

和使用静态变量创建的一样。 1)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 2)缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到 Lazy loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费 3)这种方式基于 classloader机制避免了多线程的同步问题,Instance在类装载时就实例化,在单例模式中大多数都是调用 getInstance方法,但是导致类装载的原因有很多种,因此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就没有达到 lazy loading的效果 4)结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费

懒汉式

线程不安全

class Car {

    private Car(){} // 构造方法私有化

    private static Car car;


    private static Car getInstance(){  //对外提供一个获取函数
        if (car == null){ // 如果当前没有实例化,就实例化
            car = new Car();
        }
        return car;
    }

}
优缺点说明

1)起到了 Lazy loading的效果,但是只能在单线程下使用。 2)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 3)结论:在实际开发中,不要使用这种方式

注意: 类的加载分多个步骤,当一个线程正在创建变量,而另外一个线程刚好走到判断那里,然后就直接返回一个未创建完成的对象。

线程安全,同步方法


class Car {

    private Car(){} // 构造方法私有化

    private static Car car;


    // 使用同步方法,同一时间只允许一个访问
    private synchronized static Car getInstance(){  //对外提供一个获取函数
        if (car == null){ // 如果当前没有实例化,就实例化
            car = new Car();
        }
        return car;
    }

}
优缺点说明

1)解决了线程不安全问题 2)效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行 getInstance(方法都要进行同步。而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。方法进行同步效率太低 3)结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式

线程安全,同步代码块


class Car {

    private Car(){} // 构造方法私有化

    private static Car car;


    
    private static Car getInstance(){  //对外提供一个获取函数
        if (car == null){ // 如果当前没有实例化,就实例化
            synchronized { 
                car = new Car();
            }
            
        }
        return car;
    }

}
优缺点说明

1)这种方式,本意是想对第四种实现方式的改进,因为前面同步方法效率太低, 改为同步产生实例化的的代码块 2)但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形 致,假如一个线程进入了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)结论:在实际开发中,不能使用这种方式

双重检查(推荐使用)

class Car {


    private static volatile Car car; // volatile会强制刷新变量的值

    private Car(){} // 构造方法私有化

    public static Car getInstance(){
        if (car == null) {  // 第一次检查是否创建过
            synchronized (Car.class){
                if (car == null){  // 如果已经创建完了,通过此方法会跳过创建新的
                    car = new Car();
                }
            }
        }
        return car;  // 返回实例

    }

}
优缺点说明

1)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。 2)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,也避免的反复进行方法同步 3)线程安全;延迟加载;效率较高 4)结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式

静态内部类

class Car {

    private static Car car;

    private Car(){}

    // 静态内部类在使用的时候才会加载,这样就实现了懒加载,并且类在加载的时候式线程安全的
    private static class Single{
        private static Car car = new Car();
    }

    public synchronized static Car getInstance(){
        return Single.car;
    }

}
优缺点说明

1)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。 2)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 SingletonInstance类,从而完成 Singleton的实例化。 3)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,ⅣM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。 4)优点: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 5)结论:推荐使用

枚举

优缺点说明
public enum Singleton {

    INSTANCE;

    public void doSomething() {
        System.out.println("doSomething");
    }

}

1)这借助」DK1.5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。 2)这种方式是 Effective java作者 Josh bloch提倡的方式 3)结论:推荐使用