设计模式-单例模式（五种实现方法详解）

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文章目录

饿汉式
- 静态变量
- 静态代码块
懒汉式
- 线程不安全
- 线程安全
双重检查
静态内部类
枚举
小结

单例模式，属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例（根据需要，也有可能一个线程中属于单例，如：仅线程上下文内使用同一个实例）。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)。

就是类在内存中只能存在一个实例对象

饿汉式

所谓饿汉式，就是直接创建出类的实例化，然后用private私有化，对外只用静态方法暴露。

静态变量

步骤

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

优点	缺点
写法简单，在类装载的时完成实例化，避免了线程同步问题	类装载时完成实例化，没有达到LazyLoading的效果，若该实例从未使用，则会造成内存浪费

class Singleton {
	//私有化构造器
	private Singleton() {	
	}
	//内部创建对象实例
	private final static Singleton instance = new Singleton();
	//对外公有的静态方法
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
}

静态代码块

将类的实例化放到静态代码块中的写法，基本同上。

class Singleton {  //静态代码块
	//私有化构造器
	private Singleton() {}
	//内部创建对象实例
	private  static Singleton instance;
	static { // 在静态代码块中，创建单例对象
		instance = new Singleton();
	}
	//对外公有的静态方法
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
}

测试代码（后面都可使用这个测试代码，不在赘述运行截图，可以自己试试）：

public static void main(String[] args) {
		Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance1 == instance2);
		System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
	}

懒汉式

所谓懒汉式，就是在需要调用的时候再创建类的实例化。

线程不安全

起到了懒加载效果，但是只能在单线程使用，多线程会不安全，因为当多个线程并发同时判断instance为空时，就会相应的实例化多个对象。

class Singleton { //线程不安全
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {  //调用时才实例化对象，懒汉式
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

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线程安全

上面线程不安全，那上锁不就好了，使用synchronized关键字。
这样虽然解决了线程安全，但其实实例化操作只做一次，而获取实例(即getInstance)的操作是很多次的，把调用的方法加上同步，会大大降低效率。

class Singleton { //线程安全
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    //synchronized同步处理
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

双重检查

上面代码效率低，那在同步前判断一下有没有实例化不就好了，若没有实例化则用同步方法new一个，否则直接return即可。即所谓的双重检查。
需要用到关键字volatile，防止指令重排。如果不用volatile关键字，就会和线程不安全情形一样，在if判断那会有并发。

class Singleton { //双重检查
	private static volatile Singleton instance;
	private Singleton() {}
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if(instance == null) { //判断是否实例化
			synchronized (Singleton.class) {
				if(instance == null) {
					instance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return instance; //否则直接return
	}
}

这样既实现了懒加载，又保证了线程安全。

静态内部类

静态内部类在外部类装载时不会实例化，当调用的时候才会装载并实例化，且JVM保证了其装载时的线程安全性。也能保证懒加载和线程安全，有点像自带版的双重检查。

class Singleton {
	private static volatile Singleton instance;
	private Singleton() {}
	//静态内部类,包含一个静态属性：Singleton
	private static class SingletonInstance {
		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
	}
	//对外公有的静态方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		return SingletonInstance.INSTANCE;
	}
}

枚举

其实，使用枚举也能实现单例模式，不仅能避免多线程同步问题，也能防止反序列化重新创建新的对象。

enum Singleton {
	INSTANCE; //属性
	public void say() {
		System.out.println("记得三连~");
	}
}

对应测试：

public static void main(String[] args) {
		Singleton instance1 = Singleton.INSTANCE;
		Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
		System.out.println(instance1 == instance2);
	
		System.out.println(instance1.hashCode());
		System.out.println(instance2.hashCode());
		
		instance1.say();
	}

小结

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(重量级对象)
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(数据源、session工厂)

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