单例模式

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单例模式是一种常见的设计模式,用于确保类在应用程序中只有一个实例,并提供全局访问点。在 Java 中,实现单例模式的方式有多种,以下是一些常见的单例创建方式

  1. 懒汉式(Lazy Initialization)
    • 在第一次调用时创建实例。
    • 线程不安全,需要在 getInstance() 方法上加锁以保证线程安全。
    • 实现简单,延迟加载,但可能会影响性能。
  • 优点:
    • 延迟加载,只有在需要时才会创建实例,节省内存。
  • 缺点:
    • 线程不安全,需要在 getInstance() 方法上加锁以保证线程安全,影响性能。
    • 每次获取实例都需要加锁,可能会造成性能瓶颈。
public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {}

    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}
  1. 双重检查锁定(Double-Checked Locking)

    • 在懒汉式的基础上改进,减少了加锁的次数,提高了性能。
    • 需要使用 volatile 关键字来避免指令重排问题。
  • 优点:
    • 基于懒汉式的改进,在保证延迟加载的同时减少了加锁的次数,提高了性能。
  • 缺点:
    • 需要使用 volatile 关键字来避免指令重排问题,增加了复杂度。
    • 一些旧的 JVM 可能会存在问题。
public class DoubleCheckedSingleton {
    private static volatile DoubleCheckedSingleton instance;

    private DoubleCheckedSingleton() {}

    public static DoubleCheckedSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckedSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DoubleCheckedSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
  1. 饿汉式(Eager Initialization)

    • 在类加载时就创建实例,保证线程安全。
    • 可能会造成资源浪费,因为即使没有使用到该实例,也会被创建。
  • 优点:
    • 在类加载时就创建实例,保证线程安全。
    • 简单明了,没有复杂的加锁逻辑。
  • 缺点:
    • 可能会造成资源浪费,因为即使没有使用到该实例,也会被创建。
public class EagerSingleton {
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton() {}

    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}
  1. 静态内部类(Initialization on Demand Holder)

    • 结合了懒汉式和饿汉式的优点,延迟加载,保证线程安全。
    • 通过静态内部类持有实例,利用类加载的线程安全性保证单例实例的创建。
  • 优点:
    • 结合了懒汉式和饿汉式的优点,延迟加载,保证线程安全。
    • 利用类加载的线程安全性保证单例实例的创建,不需要额外的加锁操作。
  • 缺点:
    • 实现稍微复杂一些,需要了解静态内部类的工作原理。
public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

以上是常见的几种单例创建方式,每种方式都有其优缺点,选择适合自己项目需求的方式来实现单例模式。