创建型模式之单例模式SINGLETON

柔情只为你懂 2021-06-10 20:42 316阅读 0赞

## **一、简析** ##

![这里写图片描述][SouthEast]  
单例模式原则就是该类自己创建自己的对象，且只能有一个对象被创建。一般情况对于打印机，数据库连接等减少内存开销，避免多线程同时访问问题会使用该模式。  
根据原则：  
只能有一个实例：必须私有构造函数不给其他函数创建机会，且每次调用需要判断是否已经存在实例，为了让该实例始终存在需static；  
必须自己创建实例：由于构造函数私有，只能在类自身内部实例化对象，所以只能通过静态方法调用实例化函数。

## **二、懒汉式** ##

根据前面分析，我们可以初步写出以下代码：  
**懒汉式，线程不安全**

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

虽然基本完成了单例模式。但是该方法会出现多线程问题，当两个线程同时访问getInstance且instance未实例化时，就会有两个对象，违背单例原则。为解决这个问题我们可以对getInstance加以Synchronized 修饰符（Synchronized 关键字声明的方法同一时间只能被一个线程访问。），这样多线程访问getInstance时只能一个一个排队来。避免线程冲突。代码如下：  
**懒汉式，线程安全**

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

但是上述方法对getInstance加锁，影响了效率。那么我们可以想是不是可以在判断instance==null时才加锁，而instance已经初始化后直接返回呢？可以，只需调整代码：  
**懒汉式，双检锁/双重校验锁**

public class Singleton {  
        private volatile static Singleton singleton;  
        private Singleton (){}  
        public static Singleton getSingleton() {  
        if (singleton == null) {  
            synchronized (Singleton.class) {  
            if (singleton == null) {  
                singleton = new Singleton();  
            }  
            }  
        }  
        return singleton;  
        }  
    }

这里有个关于使用volatile（Volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强制从共享内存中重新读取该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，会强制线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。）[原因][Link 1]。

## **三、饿汉式** ##

和懒汉式不同，懒汉式是在需要调用时才会初始化，且懒汉式需要加锁影响效率；而饿汉式在类装载时就被实例化了，避免的多线程初始化出现的冲突问题。

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

## **四、登记式/静态内部类** ##

懒汉式加锁影响效率，饿汉式类装载时实例化，如果对象消耗内存较大的，消耗资源。静态内部类同时解决了两个问题。能达到双检锁方式一样的功效，但只适合静态域情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

public class Singleton {  
        private static class SingletonHolder {  
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
        }  
        private Singleton (){}  
        public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE;  
        }  
    }

该方式利用 classloder 机制保证初始化 instance 时只有一个线程，在静态类被调用时才会实例化。饿汉式在SIngleton被装载时完成实例化，而内部静态类方式在SIngleton被装载时instance不一定被初始化，在调用getInstance时才调用了内部静态类。

## **五、枚举JDK>1.5** ##

避免多线程同步问题，还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。

public enum Singleton {  
        INSTANCE;  
        public void whateverMethod() {  
        }  
    }

[SouthEast]: /images/20210520/8be825c0213e4425a0da9d1aca29d67e.png
[Link 1]: https://www.zhihu.com/question/48313299