彻底搞懂设计模式DesignPattern-单例模式-java.lang.Runtime看单例懒汉式本文已参与「新人创作

本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路

简介

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，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。比如 Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够，这是就会使用到单例模式。

特点

　　java中单例模式是一种常见的设计模式，单例模式的写法有好几种，这里主要介绍三种：懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。　　单例模式有以下特点：　　1、单例类只能有一个实例。　　2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。　　3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。　　单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头。

java.lang.Runtime单例懒汉式

明显的是用的懒汉式的单例

public class Runtime {
   private static Runtime currentRuntime = new Runtime();
   public static Runtime getRuntime() {
         return currentRuntime;
   }
   private Runtime() {}
   .......
}

饿汉式（静态常量）

package pro51.top.singleton.type1;

/**
 * @Description
 * @Author WangWenpeng
 * @Date 18:49 2020/8/21
 * 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 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，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
 *
 * 因为不知道会有几次类加载的过程，所以可能会造成内存浪费
 */
public class SingletonTest01 {

    public static void main(String[] args) {
        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());
    }
}

/**
 * @Description 饿汉式  （静态变量）
 * @Author WangWenpeng
 * @Date 18:45 2020/8/21
 * @Param
 */
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. 对外提供一个公有的静态方法，返回实例对象   static 加载的时候就已经有这一个 内存中独一份
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

饿汉式静态代码块

package pro51.top.singleton.type2;

/**
 * @Description
 * @Author WangWenpeng
 * @Date 18:55 2020/8/21
 * 	优缺点说明：
 * 1)	这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类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。
 * 2)	结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费
 */
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;

    // 在静态代码块中，创建单例对象  和之前1 不一样的地方就是放到了静态代码块中
    static {
        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;
    }
}

懒汉式不推荐

package pro51.top.singleton.type3;

/**
 * @Description
 * @Author WangWenpeng
 * @Date 19:04 2020/8/21
 * @Param 	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. 线程不安全
 */
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
    //在使用的时候才去创建  这先不写加锁的操作  线程不安全
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式线程安全同步方法

package pro51.top.singleton.type4;

/**
 * @Description
 * @Author WangWenpeng
 * @Date 19:07 2020/8/21
 * @Param 	优缺点说明：
 * 1)	解决了线程安全问题
 * 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
 */
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
    //锁的东西太多了 同步方法的效率太低了
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式线程安全双端检索双重检查

package pro51.top.singleton.type6;

/**
 * @Description
 * @Author WangWenpeng
 * @Date 19:59 2020/8/21
 * @Param 	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
 */
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 双端检索
    //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;
    }
}

懒汉式静态内部类

package pro51.top.singleton.type7;

/**
 * @Description
 * @Author WangWenpeng
 * @Date 20:00 2020/8/21
 * @Param 	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，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。
 * 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.
 */
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     静态内部类不会马上加载静态属性
    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   其实是使用jvm底层装载类的单例线程安全的机制
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

枚举实现

package pro51.top.singleton.type8;

/**
 * @Description 枚举方式也是懒加载
 * @Author WangWenpeng
 * @Date 20:06 2020/8/21
 * @Param 	优缺点说明：
 * 1)	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。
 * 2)	这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch  提倡的方式
 * 3)	结论：推荐使用
 */
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~");
    }
}

代码示例

码云地址

微信公众号

彻底搞懂设计模式DesignPattern-单例模式-java.lang.Runtime看单例懒汉式

简介

特点

java.lang.Runtime单例懒汉式

饿汉式（静态常量）

饿汉式 静态代码块

懒汉式 不推荐

懒汉式 线程安全 同步方法

懒汉式 线程安全 双端检索 双重检查

懒汉式 静态内部类