单例模式（三）

解释

​ 所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个软件系统中，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，这就会用到单例模式。

实现方式

1. 饿汉模式（静态常量）
2. 饿汉模式（静态代码块）
3. 懒汉模式（线程不安全）
4. 懒汉模式（线程安全，同步方法）
5. 懒汉模式（线程安全，同步代码块）
6. 双重检查
7. 静态内部类
8. 枚举

代码实现

1、饿汉模式（静态常量）

代码实现

//饿汉模式（静态变量）
class Singleton{
    //1. 构造器私有化，外部能new
    private Singleton(){
        
    }
    //2.本类内部创建对象实例
    private final static Singleton instance = new Singleton();
    //3.提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
} 

优点与缺点

• 优点：这种写法比较简单，就是在类加载的时候就完成实例化，避免了线程同步问题。

• 缺点：在类加载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果，如果从始至终未使用过这个实例，则造成内存的浪费。

• .这个方式基于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。导致类装载，这时候初始化instance就没有达到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、饿汉模式（静态代码块）

代码实现

//饿汉模式（静态代码块）
class Singleton{
    //1. 构造器私有化，外部能new
    private Singleton(){
    }
    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton singleton;
    static { //在静态代码块中，创建单例对象。
        singleton = new Singleton();
    }
    //3.提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}

优点缺点

• 这种方式和静态常量方式类似，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，优点缺点和上面一样的，

  结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

3、懒汉式（线程不安全）

代码实现

//懒汉式（线程不安全）
class Singleton{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}

    //提供了一个静态类的公有方法，当使用该方法时，才去创建instance
    //即懒汉式
    public static Singleton getInstance(){
        if (instance==null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优点缺点

• 起到了Lazy loading的效果，但是只能在单线程下使用

• 如果在多线程下载，一个线程进入if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能使用这种方式。

  结论：在实际开发中，不要使用这种方式。

4、懒汉式（线程安全,同步方法）

代码实现

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {
    }
    //提供了一个静态类的公有方法，加入了同步处理的代码，解决线程安全问题。
    //即懒汉式
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优点缺点

• 解决了线程不安全问题

• 效率太低；每次线程在想获得类实例的时候，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都了，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了

  结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式。

5、懒汉式（同步代码块）

代码实现

//懒汉式（线程安全,同步代码块）
class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {
    }
    //提供了一个静态类的公有方法，加入了同步处理的代码，解决线程安全问题。
    //即懒汉式
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class){
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

优点缺点

• 这个种方式，本意就是对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低了，改为同步生产实例化的代码块
• 但是这种同步并不能起到线程同步的作用，跟第三种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入if判断语句块，还没来得及往下执行，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。

6、双重检查

代码实现

//双重检查
class Singleton{
    private Singleton(){}
    //volatitle保证每个线程能够获取该变量的最新值。
    private static volatile Singleton singleton;
    //提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题，同时解决懒加载问题
    //同时保证了效率
    public static Singleton getSingleton(){
        if (singleton==null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (singleton==null){
                    singleton=new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

优点缺点

• DoubleCheck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检查，这就保证线程安全了，
• 这样，实例化代码只执行一次，后面再次访问时，判断if直接return实例化对象，也避免的反复进行方法同步。
• 线程安全，延迟加载，效率较高，

​ 结论：在实际开发中，推荐使用这种单例模式

7、静态内部类

代码实现

//静态内部类，推荐使用
class Singleton{
    private Singleton(){}
    //静态内部类不会立即装载（调用时才会被装载），当装载时是线程安全的
    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优点缺点

• 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。
• 类的静态属性只会再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，利用了静态内部类特点实现延迟加载，效率高

结论：推荐使用

8、枚举

代码实现

//使用枚举实现单例模式
enum Singleton{
    INSTANCE;
}

优点缺点

• 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

结论：推荐使用。

JDK源码分析

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）， 但又要经常用到的对象、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）