单例模式（Singleton Pattern）

叁歲伎倆 2021-11-22 03:30 231阅读 0赞

**目录**

1、基本介绍

2、单例设计模式的实现方式

2.1、饿汉式

2.1.1、静态常量实现

2.1.2、静态代码块实现

2.2、懒汉式

2.2.1、线程不安全

2.2.2、线程安全，同步方法

2.2.3、线程安全，同步代码块

2.2.4、双重检查

2.3、静态内部类

2.4、枚举

3、单例模式的注意事项

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# 1、基本介绍 #

*  所谓类的单例设计模式，就是采用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）。
 *  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就够了，这就会使用单例模式。

# 2、单例设计模式的实现方式 #

看过很多资料，对单例设计模式的方式分类各不相同，本篇将单例设计模式的实现方式从大方面分为4种：饿汉式、懒汉式、静态内部类、枚举。小的方面细分为8种。

## 2.1、饿汉式 ##

### 2.1.1、静态常量实现 ###

public class Singleton {
        //1、构造器私有化
        private Singleton(){}
    
        //2、类的内部创建静态对象
        private final static Singleton instance = new Singleton();
    
        //3、对外暴露一个静态的公共方法
        public static Singleton getInstance(){
            return instance;
        }
    }

优缺点说明：

*  优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候完成实例化。避免了线程同步问题
 *  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
 *  这种防止基于classloader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，在单例设计模式中大多都是调用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。
 *  结论：这种单例模式**可用**，**可能**造成内存浪费。

### 2.1.2、静态代码块实现 ###

public class Singleton{
        //1、构造器私有化
        private Singleton(){}
    
        //2、类的内部创建静态对象
        private static Singleton instance;
    
        static {
            //静态代码块中创建对象
            instance = new Singleton();
        }
    
        //3、对外暴露一个静态的公共方法
        public static Singleton getInstance(){
            return instance;
        }
    }

这种方式与第一种方式一样，只是代码的位置不一样。

## 2.2、懒汉式 ##

### 2.2.1、线程不安全 ###

public class Singleton {
        //1、构造器私有化
        private Singleton(){}
    
        //2、类的内部创建静态对象
        private static Singleton instance;
    
        //3、对外暴露一个静态的公共方法
        public static Singleton getInstance(){
            //使用到该方法时，才创建
            if(null == instance){
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }

优缺点说明：

*  起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。
 *  如果在多线程下，一个线程进入了if(instance == 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以使用这种方式。
 *  结论：在实际开发中，不要使用这种方式。

### 2.2.2、线程安全，同步方法 ###

public class Singleton{
        //1、构造器私有化
        private Singleton(){}
    
        //2、类的内部创建静态对象
        private static Singleton instance;
    
        //3、对外暴露一个静态的公共方法
        public static synchronized Singleton getInstance(){
            //使用到该方法时，才创建
            if(null == instance){
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }

优缺点说明：

*  解决了线程不安全问题
 *  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。
 *  结论：在要求时间限制的开发中，不推荐使用这种方式。

### 2.2.3、线程安全，同步代码块 ###

public class Singleton{
        //1、构造器私有化
        private Singleton(){}
    
        //2、类的内部创建静态对象
        private static Singleton instance;
    
        //3、对外暴露一个静态的公共方法
        public static Singleton getInstance(){
            //使用到该方法时，才创建
            if(null == instance){
            	synchronized (Singleton.class){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
            return instance;
        }
    }

优缺点说明：

*  这种方式，本意是想对上一种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的代码块
 *  **但是这种同步并不能起到线程同步的作用**。跟第2.2.1实现方式遇到的情形一致，加入一个线程进入了if(instance == 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。
 *  结论：在实际开发中，不能使用这种方式。

### 2.2.4、双重检查 ###

public class Singleton{
        //1、构造器私有化
        private Singleton(){}
    
        //2、类的内部创建静态对象
        private static Singleton instance;
    
        //3、对外暴露一个静态的公共方法
        public static Singleton getInstance(){
            //使用到该方法时，才创建
            if(null == instance){
                synchronized (Singleton.class){
                    if(null == instance){
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

优缺点说明 ：

*  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(instance == null)检查，这样就可以保证线程安全了。
 *  这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if(instance == null),直接return实例化对象，也避免了反复进行方法同步。
 *  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。

## 2.3、静态内部类 ##

public class Singleton{
        private Singleton(){}
        //静态内部类（当SimpleTest被类装载的时候  静态内部类不会被装载）
        //等第一次访问的时候才会被装载
        private static class Single{
            public static final SimpleTest INSTANCE = new Singleton();
        }
        public static Singleton getInstance(){
            return Single.INSTANCE;
        }
    }

优缺点说明：

*  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。
 *  静态内部类方式在SimpleTest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Simple类，从而完成SimpleTest的实例化。
 *  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。
 *  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

## 2.4、枚举 ##

public class Client{
        public static void main(String[] args) {
            Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
            singleton.sayOk();
        }
    }
    
    //使用枚举  可以实现单例，推荐使用
    enum Singleton{
        INSTANCE;
        public void sayOk(){
            System.out.println("ok");
        }
    }

优缺点说明：

*  这借助JDK 1.5 中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免读线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
 *  这种方式是Effective java作者Josh Bloch 提倡的方式
 *  结论：推荐使用

# 3、单例模式的注意事项 #

*  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，对于一些要频繁创建销毁的对象，使用到哪里模式可以提高系统性能
 *  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。
 *  单例模式使用的场景：需要频繁的创建和销毁的对象、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）