单例设计模式

Singleton是一种创建型模式,指某个类采用Singleton模式,则在这个类被创建后,只可能产生一个实例供外部访问,并且提供一个全局的访问点。

核心知识点如下:

(1) 将采用单例设计模式的类的构造方法私有化(采用private修饰)。

(2) 在其内部产生该类的实例化对象,并将其封装成private static类型。

(3) 定义一个静态方法返回该类的实例。

/** 
 * 方法一
 * 单例模式的实现:饿汉式,线程安全 但效率比较低 
 */  
public class SingletonTest {  
// 定义一个私有的构造方法
private SingletonTest() { }
// 将自身的实例对象设置为一个属性,并加上Static和final修饰符
private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();
// 静态方法返回该类的实例
public static SingletonTest getInstancei() { return instance; } }

方法一就是传说的中的饿汉模式
优点是:写起来比较简单,而且不存在多线程同步问题,避免了synchronized所造成的性能问题;
缺点是:当类SingletonTest被加载的时候,会初始化static的instance,静态变量被创建并分配内存空间,从这以后,这个static的instance对象便一直占着这段内存(即便你还没有用到这个实例),当类被卸载时,静态变量被摧毁,并释放所占有的内存,因此在某些特定条件下会耗费内存。

/**  
 *方法二
 * 单例模式的实现:饱汉式,非线程安全   
 *   
 */  
public class SingletonTest {

// 定义私有构造方法(防止通过 new SingletonTest()去实例化)
private SingletonTest() { }
// 定义一个SingletonTest类型的变量(不初始化,注意这里没有使用final关键字)
private static SingletonTest instance;
// 定义一个静态的方法(调用时再初始化SingletonTest,但是多线程访问时,可能造成重复初始化问题)
public static SingletonTest getInstance() { if (instance == null) instance = new SingletonTest(); return instance; } }

方法二就是传说的中的饱汉模式
优点是:写起来比较简单,当类SingletonTest被加载的时候,静态变量static的instance未被创建并分配内存空间,当getInstance方法第一次被调用时,初始化instance变量,并分配内存,因此在某些特定条件下会节约了内存;
缺点是:并发环境下很可能出现多个SingletonTest实例。

/**  
 *方法三
 * 单例模式的实现:饱汉式,线程安全简单实现   
 *   
 */  
public class SingletonTest {
// 定义私有构造方法(防止通过 new SingletonTest()去实例化) private SingletonTest() { }
// 定义一个SingletonTest类型的变量(不初始化,注意这里没有使用final关键字) private static SingletonTest instance;
// 定义一个静态的方法(调用时再初始化SingletonTest,使用synchronized 避免多线程访问时,可能造成重的复初始化问题) public static synchronized SingletonTest getInstance() { if (instance == null) instance = new SingletonTest(); return instance; } }

方法三为方法二的简单优化
优点是:使用synchronized关键字避免多线程访问时,出现多个SingletonTest实例。
缺点是:同步方法频繁调用时,效率略低。

/**  
 * 方法四
 * 单例模式最优方案
 * 线程安全  并且效率高  
 *  
 */  
public class SingletonTest { 
// 定义一个私有构造方法
private SingletonTest() {
}
//定义一个静态私有变量(不初始化,不使用final关键字,使用volatile保证了多线程访问时instance变量的可见性,避免了instance初始化时其他变量属性还没赋值完时,被另外线程调用) private static volatile SingletonTest instance;
//定义一个共有的静态方法,返回该类型实例
public static SingletonTest getIstance() {
// 对象实例化时与否判断(不使用同步代码块,instance不等于null时,直接返回对象,提高运行效率)
if (instance == null) {
//同步代码块(对象未初始化时,使用同步代码块,保证多线程访问时对象在第一次创建后,不再重复被创建)
synchronized (SingletonTest.class) {
//未初始化,则初始instance变量
if (instance == null) { instance = new SingletonTest(); } } } return instance; } }

方法四为单例模式的最佳实现。内存占用地,效率高,线程安全,多线程操作原子性。

 

(事实上,可以通过Java反射机制来实例化private类型的构造方法,此时基本上会使所有的Java单例实现失效。本帖不讨论反射情况下问题,默认无反射,也是常见的面试已经应用场景)

 

代码拷来总觉浅,绝知此事要躬行