所谓类的单例设计模式、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)。
例如:Hibernate中的SessionFactory对象,它充当数据存储源的代理,并且负责创建Session对象,SessionFactory并不是轻量级的,一般情况下,一个项目通常值需要一个SessionFactory就足够,这时就会使用到单例模式。
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饿汉式(静态常量)
class SingletonStaticConst { // 私有化构造器 private SingletonStaticConst() { } // 本类内部创建对象实例 private final static SingletonStaticConst instance = new SingletonStaticConst(); // 提供共有静态方法返回实例对象 public static SingletonStaticConst getInstance() { return instance; } }
- 构造器私有化
- 类的内部创建对象
- 向外暴露一个静态公共方法
优点:
- 在类装载时完成实例化。避免了线程同步问题
缺点:
- 在类装载时就完成实例化,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(或者其他的静态方法),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,但可能造成内存浪费
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饿汉式(静态代码块)
class SingletonStaticBlock { private SingletonStaticBlock() { } private static SingletonStaticBlock instance; static { // 在静态代码块中创建单例对象 instance = new SingletonStaticBlock(); } public static SingletonStaticBlock getInstance() { return instance; } }
静态代码块的实例化方式和常量实例化方式类似,只不过将类的实例化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。优缺点与上面的方式一致。(单线程模式下推荐使用)
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懒汉式(线程不安全)
class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { } // 提供一个静态的公有方法,当使用到该方法时,才去创建instance public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
优缺点:
- 起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用
- 如果在多线程环境下, 一个线程进入了if(instance == null)判断语句块中,还未来得及往下执行,另外一个线程叶通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例,所有在多线程环境下不可使用这中方式
- 在实际开发中不要使用这中方式
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懒汉式(线程安全、同步方法)
class SingletonSynchroMethod { private static SingletonSynchroMethod instance; private SingletonSynchroMethod () { } /** * 在每次调用这个方法时,都要进行同步,效率较低 * @return */ public static synchronized SingletonSynchroMethod getInstance() { if (instance == null) { instance = new SingletonSynchroMethod(); } return instance; } }
优缺点:
- 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够了,后面想获得该类实例,直接return就行了,方法进行同步效率太低。在实际开发中不推荐使用这种方法
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懒汉式(线程不安全、同步代码块)
class SingletonSynchroBlock { private static SingletonSynchroBlock instance; private SingletonSynchroBlock() { } /** * 这种方法实际上并不能实现同步的效果,当有两个线程都进入if判断语句块时,虽然进行了同步锁,但是执行只是时间问题 * @return */ public static SingletonSynchroBlock getInstance() { if (instance == null) { synchronized (SingletonSynchroBlock.class) { instance = new SingletonSynchroBlock(); } } return instance; } }
优缺点:
- 这种同步代码块的实现方法并不能实现同步作用,假如一个线程进入了if判断语句块,还没来得及往下执行,另一个线程也通过了if判断语句,这时便会产生多个实例
- 在实际开发中不能使用这种 方法
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双重检查
class DoubleCheckSingleton { private static volatile DoubleCheckSingleton instance; private DoubleCheckSingleton() { } public static DoubleCheckSingleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (DoubleCheckSingleton.class) { if (instance == null) { instance = new DoubleCheckSingleton(); } } } return instance; } }
优缺点:
- Double-Check概念是多线程开发中常使用到的,在实现懒加载的同时,也保证了线程安全
- 在实例的创建中,只要对象已经初始化,就可以避免反复的进行方法同步
- 总结:线程安全,延迟加载,效率较高,在实际开发中,推荐使用这种方式
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静态内部类
class InnerClassSingleton { private InnerClassSingleton() { } private static class InnerClassSingletonInstance{ private static final InnerClassSingleton INSTANCE = new InnerClassSingleton(); } public static InnerClassSingleton getInstance() { return InnerClassSingletonInstance.INSTANCE; } }
优缺点:
- 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InnerClassSingleton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InnerClassSingletonInstance类(静态内部类),从而完成Singleton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,所以这种方法利用了JVM的装载机制来保证线程的安全性(在类进行初始化时,别的线程时无法进入的)
- 避免了线程安全问题,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高
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枚举
enum EnumSingleton { /** * 示例 */ INSTANCE("Emove","123456"); private EnumSingleton(String userName, String password) { this.userName = userName; this.password = password; } /** 这两个字段只是做个演示,在实际开发中,可以是任何的属性 **/ private String userName; private String password; public String getUserName() { return this.userName; } public String getPassword() { return this.password; } }
优缺点:
- 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
- 这种方式是Effective Java坐着Josh Bloch提倡的方式
Runtime单例源码(饿汉式)
public class Runtime {
private static Runtime currentRuntime = new Runtime();
public static Runtime getRuntime() {
return currentRuntime;
}
private Runtime() {}
}
单例模式注意事项和细节说明:
- 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
- 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方法而不是使用new
- 单例模式使用场景,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系统资源过多(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)