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java设计模式——单例模式

程序员文章站 2022-10-04 17:54:03
英文名:Singleton Pattern。英文原话:Ensure a class has only one instance,and provide a global point of access to it。 单例模式的主要作用是确保一个类只有一个实例。 一、实现方式 1.静态内部类 这是最好 ......

1 实现步骤

(1)构造器私有化(防止new)
(2)类的内部创建对象
(3)向外暴露一个静态的公共方法
(4)代码实现

2 单例设计模式八种方式

2.1 饿汉式(静态常量)

//饿汉式(静态常量)
public class singletonType01 {
    public static void main(String[] args) {
        Type01Test instance1 = Type01Test.getInstance();
        Type01Test instance2 = Type01Test.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2);
        System.out.println(instance1.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
    }
}

class Type01Test {
    //1.构造器私有化(防止new)
    private Type01Test() {

    }

    //2.类的内部创建对象
    private final static Type01Test type01Test = new Type01Test();

    //3.向外暴露一个静态的公共方法
    public static Type01Test getInstance() {
        return type01Test;
    }
}

  • 优缺点:
    (1)优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
    (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。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费
    (3)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
    (4)结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费

2.2 饿汉式(静态代码块)

//饿汉式(静态代码块)
public class singletonType02 {
    public static void main(String[] args) {
        Type02Test instance01 = Type02Test.getInstance();
        Type02Test instance02 = Type02Test.getInstance();
        System.out.println(instance01.hashCode());
        System.out.println(instance02.hashCode());
        System.out.println(instance01 == instance02);

    }
}

class Type02Test {
    //1.构造器私有化
    private Type02Test() {
    }

    //2.类的内部构造实例,使用静态代码块形式
    private static Type02Test type02Test;

    static {
        type02Test = new Type02Test();
    }

    //3.内部曝出获取方法
    public static Type02Test getInstance() {
        return type02Test;
    }
}

  • 优缺点:
    (1)这种方式和上面的方式其实类似,只不过将类实例化的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。优缺点和上面是一样的。
    (2)结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费

2.3 懒汉式(线程不安全)

//懒汉式(线程不安全)
public class singletonType03 {
    public static void main(String[] args) {
        Type03Test instance01 = Type03Test.getInstance();
        Type03Test instance02 = Type03Test.getInstance();
        System.out.println(instance01.hashCode());
        System.out.println(instance02.hashCode());
        System.out.println(instance01 == instance02);
    }
}

class Type03Test {
    //1.构造器私有化
    private Type03Test() {

    }

    //2.爆出对外方法,同时创建对象
    private static Type03Test type03Test;

    public static Type03Test getInstance() {
        if (type03Test == null) {
            type03Test = new Type03Test();
        }
        return type03Test;
    }


}
  • 优缺点:
    (1)起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。
    (2)如果在多线程下,一个线程进入丁if (type03Test == nill)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
    (3)结论:在实际开发中,不要使用这种方式。

2.4 懒汉式(线程安全,同步方法)

//懒汉式(线程安全,同步方法)
public class singletonType04 {
    public static void main(String[] args) {
        Type04Test instance01 = Type04Test.getInstance();
        Type04Test instance02 = Type04Test.getInstance();
        System.out.println(instance01.hashCode());
        System.out.println(instance02.hashCode());
        System.out.println(instance01 == instance02);
    }
}

class Type04Test {
    //1.构造器私有化
    private Type04Test() {

    }

    //2.爆出对外方法,同时创建对象,加入同步锁
    private static Type04Test type04Test;

    public static synchronized Type04Test getInstance() {
        if (type04Test == null) {
            type04Test = new Type04Test();
        }
        return type04Test;
    }


}
  • 优缺点:
    (1)解决了线程不安全问题
    (2)效宰太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法 都要进行同步。而其实这个方法只执行-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
    (3)结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式

2.5 懒汉式(线程安全,同步代码块)

//懒汉式(线程安全,同步代码块)
public class singletonType05 {

    public static void main(String[] args) {
        Type05Test instance01 = Type05Test.getInstance();
        Type05Test instance02 = Type05Test.getInstance();
        System.out.println(instance01.hashCode());
        System.out.println(instance02.hashCode());
        System.out.println(instance01 == instance02);
    }
}

class Type05Test {
    //1.构造器私有化
    private Type05Test() {

    }

    //2.爆出对外方法,同时创建对象
    private static Type05Test type05Test;

    public static Type05Test getInstance() {
        if (type05Test == null) {
            synchronized (Type05Test.class) {
                type05Test = new Type05Test();
            }
        }
        return type05Test;
    }


}

  • 优缺点:
    (1)这种方式,本意晕想对第四种实现方式的改进,因为前面同步方法效率太低,改为同步产生实例化的的代码块
    (2)但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致,假如一个线程进入了if (type05Test == nul)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
    (3)结论:在实际开发中,不能使用这种方式

2.6 双重检查

//双重检查(懒汉式,且线程安全)
public class singletonType06 {
    public static void main(String[] args) {
        Type06Test instance01 = Type06Test.getInstance();
        Type06Test instance02 = Type06Test.getInstance();
        System.out.println(instance01.hashCode());
        System.out.println(instance02.hashCode());
        System.out.println(instance01 == instance02);
    }
}

class Type06Test {
    private Type06Test() {

    }

    private static volatile Type06Test type06Test;

    public static Type06Test getInstance() {
        if (type06Test == null) {
            synchronized (Type06Test.class) {
                if (type06Test == null) {
                    type06Test = new Type06Test();
                }
            }
        }
        return type06Test;
    }
}

  • 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 (type06Test == nul)检查,这样就可以保证线程安全了。
    (2)这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if (type06Test == null),直接return实例化对象,也避免的反复进行方法同步.
    (3)线程安全;延迟加载;效率较高
    (4)结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式

2.7 静态内部类

//静态内部类
public class singletonType07 {
    public static void main(String[] args) {
        Type07Test instance01 = Type07Test.getInstance();
        Type07Test instance02 = Type07Test.getInstance();
        System.out.println(instance01.hashCode());
        System.out.println(instance02.hashCode());
        System.out.println(instance01 == instance02);
    }
}

class Type07Test {
    //1.构造器私有化
    private Type07Test() {

    }

    //2.静态内部类
    private static class singletonInstance {
        private static final Type07Test type07Test = new Type07Test();
    }

    //3.爆出对外方法
    public static Type07Test getInstance() {
        return singletonInstance.type07Test;
    }

}

  • 优缺点:
    (1)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。
    (2)静态内部类方式在Type07Test 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singletonInstance类,从而 完成Singleton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,所以在这里,JIVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。
    (4)优点:避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效宰高
    (5) 结论:推荐使用

2.8 枚举

//枚举方法
public class singletonType08 {
    public static void main(String[] args) {
        Type08Test instance01 = Type08Test.INSTANCE;
        Type08Test instance02 = Type08Test.INSTANCE;
        System.out.println(instance01 == instance02);
        System.out.println(instance01.hashCode());
        System.out.println(instance02.hashCode());
    }
}

enum Type08Test {
    INSTANCE;//属性

    public void say() {
        System.out.println("hello~");
    }
}

  • 优缺点:
    (1)借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。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。
    (2)这种方式是Effective Java作者Josh Bloch提倡的方式
    (3)结论:推荐使用

3 总结

  • 在开发模式中用以下模式:
    双重检查、饿汉式、静态内部类、枚举
  • 常见单例模式:
    JDK中的RunTime
    Spring中创建的Bean实例默认都是单例模式存在

4 单例模式注意事项和细节说明

(1)单例模式保证了系统内存中该类只存在一一个对象,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
(2)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对象的方法,而不是使用new
(3)单例模式使用的场景: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资源过多(即:重量级对象),但又经常用到的对象、工具类对象、颊繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session工厂 等)

本文地址:https://blog.csdn.net/weixin_45617480/article/details/107591487