设计模式之单例(java语言)

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。

Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问(事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论。)

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
单例模式有以下有点:
  1. 由于只有一个实例,故可以减少内存开销
  2. 可以避免对资源的多重占用,避免对同一资源进行多种操作
  3. 设置了全局的资源访问,可以优化和共享全局资源访问
单例模式的几种实现方法
  • 懒汉单例
public class Singleton {
    private static Singleton single=null;
    private Singleton() {    }
    public static Singleton getInstance() {
        if(single==null) {
            single=new Singleton();
        }
        return single;
    }
}
特点:在第一次调用的时候实例化自己
优点:在需要的时候才去加载
缺点:在多线程的环境下,会出现线性不安全的情况

懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全.

1.1 在getInstance方法上加同步
public class Singleton {
    private static Singleton single=null;
    private Singleton() {    }
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(single==null) {
            single=new Singleton();
        }
        return single;
    }
}
优点:解决了线性同步问题
缺点:每次调用都要判断同步锁,导致效率低
1.2 双重检查锁
public class Singleton {
    private static Singleton single=null;
    private Singleton() {    }
    public static Singleton getInstance() {
        if(single==null) {
            synchronized(Singleton.class) {
                if(single==null) {
                    single=new Singleton();
                }
            }
        }
        return single;
    }
}
优点:在并发量不高、安全性不高的情况下可以很好的运行,在getInstance中做了两次null检查,
确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗
缺点:在不同的编译环境下可能出现不同的问题
1.3 静态内部类
public class Singleton {
    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE=new Singleton();
    }
    private Singleton() {    }
    public static final Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}
优点:延迟加载、线性安全、减少内存消耗
这种比上面1.1、1.2都好一些,既实现了线程安全,又避免了同步带来的性能影响。
  • 饿汉单例
public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static final Singleton single=new Singleton();
    //静态工厂方法
    public static Singleton getInstance() {
        return single;
    }
}
特点:在类初始化时,已经自行实例化
饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。
  • 枚举
public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() {    }
}
它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,可谓是很坚强的壁垒啊,不过,个人认为由于1.5中才加入enum特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,我也很少看见有人这么写过。
饿汉式和懒汉式区别 :
  • 饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了,
  • 而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。
  • 饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,
  • 懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1.1、1.2、1.3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。
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