单例模式(Singleton)

程序员文章站 2022-06-28 16:53:51

单例模式（Singleton）确保某个类只有一个实例，并且自行实例化并向整个系统提供这个单例。单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。好处如下：（1）某些类的创建比较频繁，对于一些大型的对象，系统开销很大；（2）省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力；单例 ......

单例模式（Singleton）

　　确保某个类只有一个实例，并且自行实例化并向整个系统提供这个单例。

单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。好处如下：

　　（1）某些类的创建比较频繁，对于一些大型的对象，系统开销很大；

　　（2）省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力；

单例模式的使用场景

　　在一个系统中，要求一个类有且仅有一个对象，如果出现多个对象就会出现问题，则可采用单例模式，具体的场景如下：

　　（1）要求生产唯一序列号的环境；

　　（2）在整个项目中需要有访问一个共享访问点或共享数据，例如一个Web页面上的计数器，可以不用每次刷新都纪录到数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并确保线程的安全的。

　　（3）创建一个对象需要的资源过多，如要访问IO、访问数据库等资源。

　　（4）需要定义大量静态常量和静态方法（如工具类）的环境，可以采用单例模式

饿汉式（单例实例在类装载的时候就创建）

/**
 * 饿汉式，单例实例在类装载的时候就创建
 *
 */
public class Singleton1 {
    //构造方法私有
    private Singleton1() {        
    }
    //在类装载时创建实例
    private static Singleton1 instance = new Singleton1();
    //获得实例
    public Singleton1 getInstance(){
        return instance;
    }
}

懒汉式（单例实例在第一次被使用时构建，延迟初始化。）

/**
 * 懒汉式，单例实例在第一次使用时再创建，延迟初始化
 *
 */
public class Singleton2 {
    //持有私有静态实例，防止被引用，赋值为null,实现延迟加载
    private static Singleton2 instance = null;
    //构造方法私有，防止被实例化
    private Singleton2() {        
    }
    //创建实例
    public static Singleton2 getInstance(){
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton2();
        }
        return instance;
    }
}

　　这个类基本可以满足要求，但是在多线程的环境下，会出现问题，解决办法：对getInstance()方法加synchronized关键字。但是synchronized关键字锁住的是这个对象，会降低性能，每次调用getInstance()方法都要对对象上锁，只有在第一次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了。

instance = new Singleton()；是分两步来执行的。JVM不保证这两个操作的先后顺序，可能JVM会为新的Singleton实例分配空间，直接赋值给instance成员，然后再初始化这个Singleton实例，这样就可能出错了。

　　要想实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程的安全性。但是这样会浪费一定的空间，这种实现方式会在类加载的时候就初始化对象，不管需不需要。

　　类级内部类（静态内部类），加载外部类的时候，并不会同时加载其静态内部类，只有在发生调用的时候才会进行加载，加载的时候就会创建单例实例并返回，实现了延迟加载；至于同步问题，采用静态初始化器的方式。

实际情况是，单例模式使用内部类来维护单例的实现，JVM内部的机制能够保证当一个类被加载时，这个类的加载过程是线程互斥的。当我们第一次调用getInstance()的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次，会保证把赋值给instance的内存初始化完毕。

/**
 * 使用内部类维护单例的实现
 *
 */
public class Singleton3 {
    //构造方法私有，防止被实例化
    private Singleton3() {        
    }
    //使用内部类来维护实例
    private static class SingletonFactory{
        private static Singleton3 instance = new Singleton3();
    }
    //获取实例
    public Singleton3 getInstance(){
        return SingletonFactory.instance;
    }
    //如果对象被用于实例化，可以保证对象在序列化前后保持一致
    public Object readReaolve(){
        return getInstance();
    }
}