Java设计模式之单例模式

单例模式是一种创建型模式，指某个类采用单例模式，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

一、饿汉式，线程安全但效率比较低

 

public class Singleton {  

    // 定义一个私有的构造方法
    private Singleton() {  
    }  

    // 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 Singleton instance = new Singleton();  

    // 静态方法返回该类的实例
    public static Singleton getInstance() {  
        return instance;  
    }  
}

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Singleton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。

二、饱汉式，非线程安全

public class Singleton {

    // 定义私有构造方法（防止通过 new Singleton()去实例化）
    private Singleton() {   
    }   

    // 定义一个Singleton类型的变量（不初始化，注意这里没有使用final关键字）
    private static Singleton instance;   

    // 定义一个静态的方法（调用时再初始化Singleton，但是多线程访问时，可能造成重复初始化问题）
    public static Singleton getInstance() {   
        if (instance == null)   
            instance = new Singleton();   
        return instance;   
    }   
}

优点是：写起来比较简单，当类Singleton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Singleton实例。

三、饱汉式,线程安全简单实现

 

public class Singleton {

    // 定义私有构造方法（防止通过 new Singleton()去实例化）
    private Singleton() {   
    }   

    // 定义一个Singleton类型的变量（不初始化，注意这里没有使用final关键字）
    private static Singleton instance;   

    // 定义一个静态的方法（调用时再初始化Singleton，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  Singleton getInstance() {   
        if (instance == null)   
            instance = new Singleton();   
        return instance;   
    }   
}

三是二的简单优化
优点是：使用synchronized关键字避免多线程访问时，出现多个Singleton实例。
缺点是：同步方法频繁调用时，效率略低。

四、最优单例

 

 

public class Singleton { 

    // 定义一个私有构造方法
    private Singleton() { 
     
    }   
    //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 Singleton instance;  

    //定义一个共有的静态方法，返回该类型实例
    public static Singleton 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 (Singleton.class) {
                //未初始化，则初始instance变量
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();   
                }   
            }   
        }   
        return instance;   
    }   
}

优点：内存占用低，效率高，线程安全，多线程操作原子性。

五、防止发射和反序列化

 

/**
 *懒汉式单例模式(如何防止反射和反序列化漏洞)
 *
 */
public class SingleTon implements Serializable {
     //类初始化时，不初始化这个对象（延时加载，真正用的时候再创建）。
     private static SingleTon instance ;  

     private SingleTon(){  //私有化构造器
         if(instance!=null){
             throw new RuntimeException(); //防止反射
        }
    }

     //方法同步，调用效率低！
     public static synchronized SingleTon getInstance(){
         if(instance==null){
             instance=new SingleTon();
        }
         return instance ;
    }

     //反序列化时，如果定义了readResolve()则直接返回此方法指定的对象。而不需要单独再创建新对象！
     private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
         return instance ;
    }
 }