设计模式-单例模式

拧螺丝之旅
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单例设计模式介绍

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。

单例设计模式八种方式

  • 饿汉式（静态常量）
  • 饿汉式（静态代码块）
  • 懒汉式（现成不安全）
  • 懒汉式（线程安全，同步方法）
  • 懒汉式（线程安全，同步代码块）
  • 双重检查
  • 静态内部类
  • 枚举

饿汉式（静态常量）

  1. 构造器私有化 (防止 new )

  2. 类的内部创建对象

  3. 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance

案例代码

package com.atguigu.singleton.type1;

public class SingletonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        // 对象实例是同一个对象实例，hash值都一样
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

    }
}

// 饿汉式(静态变量)
class  Singleton {
    // 1.构造器私有化，外部不能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
  1. 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
  1. 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）

\

案例代码

package com.atguigu.singleton.type2;

public class SingletonTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        // 对象实例是同一个对象实例，hash值都一样
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

    }
}

// 饿汉式(静态变量)
class  Singleton {
    // 1.构造器私有化，外部不能new
    private Singleton() {

    }
    // 2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance;

    static { // 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

  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。

  1. 结论：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）

\

案例代码

package com.atguigu.singleton.type3;

public class SingletonTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        // 对象实例是同一个对象实例，hash值都一样
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

    }
}

// 饿汉式(静态变量)
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，才会去创建instance
    // 即懒汉式
    public static Singleton getInstance() {

       if (instance == null) {
           instance = new Singleton();
       }
       return instance;

    }

}

优缺点以及线程不安全的原因

  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
  1. 结论：在实际开发中，不要使用这种方式.

懒汉式（线程同步，同步方法）

案例代码

package com.atguigu.singleton.type4;

public class SingletonTest04 {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        // 对象实例是同一个对象实例，hash值都一样
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

    }
}

// 饿汉式(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，当使用到该方法时，才会去创建instance,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

  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
  1. 结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

懒汉式（线程同步，同步代码块）

案例代码

优缺点

\

双重检查（推荐，解决线程安全和效率问题）

案例代码

package com.atguigu.singleton.type6;

public class SingletonTest06 {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        // 对象实例是同一个对象实例，hash值都一样
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

    }
}

// 饿汉式(线程安全，同步方法)
class  Singleton {
   private  static volatile Singleton instance;// 共享作用

   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，同时解决懒加载的问题
    // 同时保证了效率
    public static Singleton getInstance() {

       if (instance == null) {// 第一层判断
           synchronized (Singleton.class) {// 第二层检查
               if (instance == null) {
                   instance = new Singleton();
               }
           }
       }
       return instance;

    }

}

优缺点

  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。

  1. 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.

  1. 线程安全；延迟加载；效率较高
  2. 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（推荐）

案例代码

package com.atguigu.singleton.type7;

public class SingletonTest07 {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        // 对象实例是同一个对象实例，hash值都一样
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

    }
}

// 静态内部类完成
class  Singleton {
   private  static volatile Singleton instance;// 共享作用

    // 构造器私有化
   private Singleton() {}

    // 写一个静态内部类，该类中又一个静态属性Singleton
    private static class SingletonInstance {  // 核心位置
       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 Singleton getInstance() {


       return SingletonInstance.INSTANCE;// JVM在装载类的时候会保证线程安全
        

    }

}

\

优缺点

  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。尚硅谷 Java 设计模式

  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。

  1. 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。

  1. 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

  2. 结论：推荐使用.

枚举

案例代码

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(instance2 == instance);
        System.out.println(instance2.hashCode());
        System.out.println(instance.hashCode());
        instance.sayOK();
    }
}
// 使用枚举可以实现单例
enum Singleton {
    INSTANCE; // 属性
    public void sayOK() {
        System.out.println("OK~");
    }
}

优缺点

  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

单例模式注意事项以及细节说明

  1. 单例模式保证了 系统内存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

  2. 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

  3. 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或耗费资源过多(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)

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