Java设计模式之单例模式

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，对于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。

单例模式有8种

饿汉式（静态常量）

JDK中，java.lang.Runtime源码就是采用这种单例模式。

class Singleton{

    // 1.构造器私有化（防止外部 new对象）
    private Singleton(){

    }
    // 2.类的内部创建对象
    private final static Singleton instance = new Singleton();
    // 3.向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点：

1. 优点：写法简单，在类装载的时候就完成实例化，避免了线程同步的问题。
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。如果从未使用过这个实例，则会造成内存浪费。

饿汉式（静态代码块）

class Singleton2{
    // 1.构造器私有化（防止外部 new对象）
    private Singleton2(){

    }
    // 2.类的内部创建对象
    private static Singleton2 instance;
    static {
        instance = new Singleton2();
    }
    // 3.向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
    public static Singleton2 getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点同静态常量。

懒汉式（线程不安全）

class Singleton3{
    private static Singleton3 instance;

    private Singleton3(){

    }

    public static Singleton3 getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new Singleton3();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：

1. 起到了懒加载的效果，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(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使用这种方式。

懒汉式（线程安全，同步方法）

class Singleton4{
    private static Singleton4 instance;

    private Singleton4(){

    }

    public  static synchronized Singleton4 getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new Singleton4();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：

1. 解决了线程不安全的问题
2. 效率太低，每个线程想获得类的实例时，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。

懒汉式（同步代码块）

错误写法，不展示。

双重检查

class Singleton6{

    private static volatile Singleton6 instance;

    private Singleton6(){}

    //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。
    public static Singleton6 getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton6.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton6();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：

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(instance == null)检查，这样就可以保证线程安全了。
2. 线程安全，懒加载，效率较高。

静态内部类

class Singleton7 {

    private Singleton7(){}

    //静态内部类，该类中有一个静态属性Singleton7
    //静态内部类调用时才会装载，JVM装载是线程安全的过程。
    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton7 instance = new Singleton7();
    }
    
    public static Singleton7 getInstance(){
        return SingletonInstance.instance;
    }
}

优缺点：

1. 采用了类装载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Singleton7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()才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton7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，JVM保证了线程的安全性。
4. 线程安全，懒加载，效率高。

枚举

enum Singleton8 {
    INSTANCE;
    public void sayOK(){
        System.out.println("OK");
    }
}

public class Singleton8Demo{
    public static void main(String[] args){
        Singleton8 instance = Singleton8.INSTANCE;
        Singleton8 instance2 = Singleton8.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance2);
    }
}

优缺点：

借助JDK1.5中添加的枚举类来实现单例模式，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，防止反射，推荐使用。