单例设计模式解读

目录

单例设计模式介绍

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(线程不安全)

懒汉式(线程安全,同步方法)

懒汉式(线程安全,同步代码块)

懒汉式(线程安全,同步代码块,双重检查)

静态内部类

枚举

单例模式在 JDK 应用的源码查看及总结


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

单例模式有八种方式:
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,同步方法)
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

 饿汉式(静态常量)

饿汉式(静态常量)应用实例
步骤如下:

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

class Singleton{
    //1.构造器私有化
    private  Singleton(){

    }
    //2.本类内部创造对象实例
    private  final  static  Singleton instance=new Singleton();

    //3.提供一个公有的静态内部类
    public static  Singleton getInstance(){
        return  instance;
    }

}

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

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(懒加载),可能导致内存的浪费

饿汉式(静态代码块)

class Singleton{
    private  Singleton(){

    }
 
    private static  Singleton instance;
    static {
        instance=new Singleton();
    }
    
    public static  Singleton getInstance(){
        return  instance;
    }

}

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

懒汉式(线程不安全)

class Singleton{
    private static  Singleton instance;
    private  Singleton(){

    }

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

}

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

3) 结论:在实际开发中,不要使用这种方式

懒汉式(线程安全,同步方法)

class Singleton{
    private static  Singleton instance;
    private  Singleton(){

    }

    public static synchronized   Singleton getInstance(){
        if (instance==null){
            instance=new Singleton();
        }
        return  instance;
    }

}

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

3) 结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式

懒汉式(线程安全,同步代码块)

class Singleton{
    private static  Singleton instance;
    private  Singleton(){

    }

    public static    Singleton getInstance(){
        if (instance==null){
           synchronized (Singleton.class){
               instance=new Singleton();
           }
        }
        return  instance;
    }

}

 这样子的线程安全问题还是存在的,比如线程A进入instance=new Singleton()时,在进行初始化的时候,instance还为空,那么线程b进行到instance==null时,则也会进入了等待线程a初始化完成以后在去执行instance=new Singleton(),还是会产生多和实例的。不推荐使用

懒汉式(线程安全,同步代码块,双重检查)

class Singleton{
    private static  Singleton instance;
    private  Singleton(){

    }

    public static    Singleton getInstance(){
        if (instance==null){
           synchronized (Singleton.class){
              if (instance==null){
                  instance=new Singleton();
              }
           }
        }
        return  instance;
    }

}

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。
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

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

class Singleton{
   
    private  Singleton(){

    }
    //写一个金泰内部类,该类中有一个静态属性singleton
    private  static  class  SigletonInstance{
        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  SigletonInstance.INSTANCE;
    }

}

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

结论:推荐使用

枚举

enum  Singleton{
    INSTANCE;
    public  void  sayOK(){
        System.out.println("ok");
    }
}

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

结论:推荐使用

单例模式在 JDK 应用的源码查看及总结

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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