单例设计模式

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。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。

单例模式的结构

单例模式的主要有以下角色：

单例类。只能创建一个实例的类

访问类。使用单例类

单例模式的实现

单例设计模式分类两种：

饿汉式：类加载就会导致该单实例对象被创建

懒汉式：类加载不会导致该单实例对象被创建，而是首次使用该对象时才会创建

饿汉式:

方式1：静态变量方式

public class Singleton { 
  
  private Singleton() {} 
  
  private static Singleton singleton = new Singleton();

  public static Singleton getSingleton() { 
    return singleton; 
  } 
}

方式2：静态代码块方式

public class Singleton { 
  
  private Singleton() {} 
  
  private static Singleton singleton; 
  
  static { 
    singleton = new Singleton();
  }
  
  public static Singleton getSingleton() { 
    return singleton; 
  } 
}

方式3：枚举方式

public enum Singleton { 
	SINGLETON; 
}

饿汉式创建对象是随着类的加载而创建的。如果该对象足够大的话，而一直没有使用就会造成内存的浪费。

懒汉式：

方式1：线程不安全

public class Singleton { 

	private Singleton() {} 

	private static Singleton singleton; 

  static { 
    singleton = new Singleton(); 
  }
  public static Singleton getSingleton() { 
  	return singleton; 
  } 
}

从上面代码我们可以看当调用getSingleton()方法获取Singleton类的对象的时候才创建Singleton类的对象，这样就实现了懒加载的效果。但是，如果是多线程环境，会出现线程安全问题

多线程环境下可以使用synchronized关键字来解决，代码如下

方式2：synchronized加锁

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

该方式也实现了懒加载效果，同时又解决了线程安全问题。但是在getSingleton()方法上添加了synchronized关键字，导致该方法的执行效果特别低。

方式3：双重检查锁模式

public class Singleton { 

  private Singleton() {} 
  private static volatile Singleton singleton; 

  public static Singleton getSingleton() { 
    //第一次判断，如果singleton不为null，不进入抢锁阶段，直接返回实际 
    if(singleton == null) { 
      synchronized (Singleton.class) {
        //抢到锁之后再次判断是否为空 
        if(singleton == null) { 
          singleton = new Singleton();
        } 
      } 
    }
    return singleton;
  } 
}

双重检查锁模式是一种比较好的单例实现模式，能够保证在多线程的情况下线程安全也不会有性能问题。

方式4：静态内部类方式

静态内部类方式在没有加任何锁的情况下，保证了多线程下的安全，并且没有任何性能影响和空间的浪费。

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

第一次加载Singleton类时不会去初始化SINGLETON，只有第一次调用getSingleton，虚拟机加载SingletonHolder并初始化SINGLETON，这样不仅能确保线程安全，也能保证 Singleton 类的唯一性。

单例设计模式学习笔记