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2023-01-15
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单例设计模式

单例设计模式

5.1 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设计模式

5.2 单例设计模式八种方式

单例设计模式有八种方式：

1、饿汉式(静态常量)

2、饿汉式(静态代码块)

3、懒汉式(线程不安全)

4、懒汉式(线程安全，同步代码)

5、懒汉式(线程安全，同步代码块)

6、双重检查

7、静态内部类

8、枚举

5.3 饿汉式(静态常量)

饿汉式(静态常量)应用实例

步骤如下：

构造器私有化

类的内部创建对象

向外暴露一个静态的公共方法，getInstance

代码实现:

package com.atguigu.principle.singleton.type1;

/**
 * @author gcq
 * @Create 2020-09-30
 */
public class SingletonTest01 {

    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);
        System.out.println(instance.hashCode() + "--" +instance1.hashCode());
    }

}
// 饿汉式(静态变量)
class Singleton {
    // 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、提供一个公有静态方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

}
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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getlnstance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

5.4 饿汉式(静态代码块)

代码演示

package com.atguigu.principle.singleton.type2;

/**
 * @author gcq
 * @Create 2020-09-30
 */
public class SingletonTest02 {

    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);
        System.out.println(instance.hashCode() + "--" +instance1.hashCode());
    }

}

// 饿汉式(静态变量)
class Singleton {
    // 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;

    // 静态代码块中创建单例对象
    static {
        instance = new Singleton();
    }

    // 3、提供一个公有静态方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}
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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

5.5 懒汉式(线程不安全)

代码演示

package com.atguigu.principle.singleton.type3;

/**
 * @author gcq
 * @Create 2020-09-30
 */
public class SingletonTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);
    }
}
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
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null ){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

}
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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 = nul1)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.

5.6 懒汉式(线程安全，同步方法)

代码演示：

package com.atguigu.principle.singleton.type4;

/**
 * @author gcq
 * @Create 2020-09-30
 */
public class SingletonTest04 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);
    }
}

// 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，当使用到该方法时，才去创建
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null ){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

}
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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retum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

5.7 懒汉式(线程安全，同步代码块)

不推荐使用

5.8 双重检查

代码演示：

package com.atguigu.principle.singleton.type6;

/**
 * @author gcq
 * @Create 2020-09-30
 */
public class SingletonTest06 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("双重检查");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);
    }
}

// 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，解决线程安全问题，同时解决懒加载问题
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null ){
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

}
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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 == nul)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

5.9 静态内部类

代码演示：

package com.atguigu.principle.singleton.type7;

/**
 * @author gcq
 * @Create 2020-09-30
 */
public class SingletonTest07 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("静态内部类");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1);
    }
}

// 静态内部类
class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {};
    // 写一个静态内部类 该类中有一个静态属性 Singleton
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton INSTACE = 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.INSTACE;
    }

}
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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.

5.10 枚举

代码演示:

package com.atguigu.principle.singleton.type8;

/**
 * @author gcq
 * @Create 2020-09-30
 */
public class SingletonTest08 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton s = Singleton.INSTANCE;
        Singleton s2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(s == s2);
        s.sayOk();
    }
}
enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void sayOk() {
        System.out.println("ok~");
    }
}
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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

5.11 单例模式在 JDK 应用中源码分析

  1. 我们JDK中，java.lang.Runtime就是经典的单例模式
  2. 代码分析 + Debug源码+代码说明

5.12 单例模式注意事项和细节说明

  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)
上次更新: 2024/03/29, 08:56:31
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