参考

[1] 设计模式之:创建型设计模式(6种) | 博客园

[2] 单例模式的八种写法比较 | 博客园

单例模式(Singleton  Pattern)

确保一个类有且仅有一个实例,并且为客户提供一个全局访问点。

特点

1) 保证被访问资源对象在内存中只有一个实例,节约了系统内存资源,也避免了对资源多重占用;

2) 封装了访问实例方法,提供全局访问点,严格控制客户的访问方式;

3) 通常常驻内存,不会频繁创建/销毁,节约了系统开销;

缺点

1) 没有抽象层,难以扩展;

2) 类的职责过重,往往一个单例负责所有与之相关功能,违背了类设计的“职责单一”原则;

3) 单例如果持有context,容易造成内存泄漏;

4) 全局共享一个实例资源,难以隔离问题,进行单独测试;

适用场景

1)全局随时可能需要访问,访问方式复杂,而且资源受限;

2)需要常驻内存,避免频繁创建、销毁的资源;

demo

单例模式通用UML类图

单例模式的8种写法与多线程

单例模式为了不让外部随意构建实例,一般需要将构造函数声明为private,在获取实例对象时,就无法通过动态函数来读取(因为此时实例还未初始化),故只能通过类方法(static方法)来获取实例引用。

1. 饿汉式 静态常量 立即加载

// Singleton.java
// 饿汉式 静态常量
public class Singleton {
private final static Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() { }
public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } public void displaySingleton(){
System.out.println("单例初始化方式: 饿汉式 静态常量");
}
}

特点:简单,类装载时完成初始化,不存在多线程同步问题;

优点:没有延迟实例化,如果程序一直没有使用,会造成资源浪费;

2.饿汉式 静态代码块 立即加载

与饿汉式 静态常量类似,只是把实例初始化放在了类的静态代码块中,而非放在实例引用定义处。

// Singleton1.java
// 饿汉式 静态代码块
public class Singleton1 {
private static Singleton1 instance; static{
instance = new Singleton1();
} private Singleton1(){} public static Singleton1 getInstance(){
return instance;
} public void displaySingleton(){
System.out.println("单例初始化方式: 饿汉式 静态代码块");
}
}

 

3. 懒汉式 延迟加载 线程不安全

如果在执行多个线程同时执行到instance == null,就会造成多次实例化。只适合单线程情况使用。

// Singleton2.java
// 懒汉式 延迟实例化 线程不安全
public class Singleton2 {
private static Singleton2 instance; private Singleton2(){} public static Singleton2 getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton2();
}
return instance;
}
}

4.懒汉式 延迟加载 线程安全(同步方法)

效率低下,每次线程通过getInstance获取实例,甚至在对象已经实例化后,都要先等待别的线程释放资源。

// Singleton3.java
// 懒汉式 延迟实例化 线程安全(同步方法)
public class Singleton3 {
private static Singleton3 instance; private Singleton3(){} public static synchronized Singleton3 getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton3();
}
return instance;
} public void displaySingleton(){
System.out.println("Singleton3单例初始化方式: 懒汉式 延迟实例化 线程安全(同步方法)");
}
}

5. 懒汉式 延迟实例化 线程安全(同步代码块)

效率比4(同步方法)高,但是多线程可能会出现多次实例化的问题。

//Singleton4.java
//懒汉式 延迟实例化 线程安全(同步代码块)
public class Singleton4 {
private static Singleton4 instance;
private Singleton4(){} public static Singleton4 getInstance(){
if(instance == null) {
synchronized (Singleton4.class) {
instance = new Singleton4();
}
} return instance;
} public void displaySingleton(){
System.out.println("Singleton4单例初始化方式: 懒汉式 延迟实例化 线程安全(同步代码块)");
}
}

6. 懒汉式 线程安全(双重检查)

综合了4,5即线程安全(同步方法)和线程安全(同步代码块)的优缺点,解决了4的低效问题,又解决了5的多次实例化不安全问题。

// Singleton5.java
// 懒汉式 线程安全(双重检查)
public class Singleton5 {
private static Singleton5 instance; private Singleton5(){} public static Singleton5 getInstance(){
if(instance == null){
synchronized(Singleton5.class){
if(instance == null) {
instance = new Singleton5();
}
}
}
return instance;
} public void displaySingleton(){
System.out.println("Singleton5单例初始化方式: 懒汉式 线程安全(双重检查)");
}
}

7. 静态内部类

与饿汉式类似,都是通过类的装载机制来初始化实例,不过,既解决了饿汉式无法延迟实例化的问题,又解决了线程安全的问题。

// Singleton6.java
// 静态内部类
public class Singleton6 {
private Singleton6(){} private static class SingletonInstance{
private static final Singleton6 INSTANCE = new Singleton6();
} public static Singleton6 getInstance(){
return SingletonInstance.INSTANCE;
} public void displaySingleton(){
System.out.println("Singleton6单例初始化方式: 静态内部类 线程安全");
}
}

8. 枚举类型

通过枚举类型在构造的时候,被实例化。不仅能解决多线程问题,还能防止反序列化创建新的对象。JDK1.5之后才加入,现使用较少。

// Singleton7.java
// 枚举类型
public enum Singleton7 {
INSTANCE;
public void display(){
System.out.println("Singleton7单例初始化方式: 枚举类型");
}
}

总结

1. 实现单例模式的核心在与私有化构造方法,在getInstance方法中读取实例引用。

2. 如果是类加载时,就实例化,就成为饿汉式;否则,在getInstance方法中才实例化称为懒汉式。

3. 各种实现方法比较

 实现方法 特点 是否线程安全 是否推荐
饿汉式,静态常量 立即加载 可以用
饿汉式,静态代码块 立即加载 可以用
一般懒汉式 延迟加载 多线程不可用
懒汉式,同步方法 延迟加载,效率低 可以用,不推荐
懒汉式,同步代码块 延迟加载,多次实例化 不可用
懒汉式,双重验证 延迟加载,效率高 推荐
静态内部类 延迟加载,效率高 推荐
枚举类型 延迟加载,效率高,应用较少(>JDK1.5) 推荐

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