【设计模式】单例模式：别忘了还可以用枚举

程序员文章站 2023-12-21 17:03:34

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概念

单例模式就是为了确保一个类当中只有一个实例，并且提供一个全局的公有访问点。

通俗的说，当我们需要用到某个对象的实例的时候，我们无需进行其它多余操作，而是直接通过某个接口获取到它的实例，并且这个实例在整个系统中保证唯一。

要求

这就需要我们满足两点要求：

生成的类的实例是唯一的，也就是说生成对象实例的代码只能够运行一次
生成实例的方法必须是静态方法。因为非静态方法的必须通过实例进行调用，如果已经有了实例，我们还需要生成实例的方法干什么呢，就成了先有鸡还是先有蛋的问题了。

实现方式

饿汉式
懒汉式
双重检查
静态内部类
枚举

饿汉式

不管需不需要，我都要创建一个实例。

1. 使用静态常量实现

1) 构造器私有化(防止new)

2) 在类的内部创建对象

3) 向外暴露一个静态的公共方法：getInstance

//饿汉式(静态变量)
class Singleton{

 	//1. 构造器私有化, 防止外部能new
 	private Singleton() {}

    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance = new Singleton();

    //3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
 	    return instance;
 	}
}

优点：这种写法比较简单，在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

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。

2. 使用静态代码块实现

1) 构造器私有化(防止new)

2) 在类的内部使用静态代码块创建对象

3) 向外暴露一个静态的公共方法：getInstance

//饿汉式(静态代码块)
class Singleton{

 	//1. 构造器私有化, 防止外部能new
 	private Singleton() {}

    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance;
    static { // 在静态代码块中，创建单例对象
 		instance = new Singleton();
    }

    //3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
 	    return instance;
    }
}

优缺点：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。

懒汉式

用的时候才创建，所以叫懒汉式。

1) 构造器私有化(防止new)

2) 在类的内部使用静态代码块创建对象

3) 向外暴露一个静态的公共方法：getInstance

//懒汉式
class Singleton {
    //1.构造方法私有化，防止外部调用
    private Singleton() {}

    //2.声明该静态对象
    private static Singleton instance;

    //3.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 synchronized getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优点：起到了Lazy Loading 的效果。

缺点：效率太低，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一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。

结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式.

双重检查(较推荐)

//双重检查
class Singleton {
    //1. 私有化构造方法
    private Singleton() {}

    //2. 声明静态对象
 	private static Singleton instance;
 	

 	//提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，同时解决线程安全，懒加载和效率问题
    public static synchronized Singleton getInstance() {
     	if(instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
    }
    return instance;
}

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 (singleton == null)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 (singleton == 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，较为推荐使用这种单例设计模式

静态内部类模式（推荐）

//静态内部类（推荐）
public class Singleton {
    //1.将构造方法私有化
    private Singleton(){}

    //写一个静态内部类,该类中有一个私有的静态实例
    private static class SingletonHolder{
        //静态初始化器，由JVM保证线程安全
        private static Singleton ourInstance = new Singleton();
    }

    //留给外界初始化的方法,返回该对象
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.ourInstance;
    }
}

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) 静态内部类在该类需要实例化，调用getInstance 方法时，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，JVM 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：这种方法基于在懒汉模式中提出的，JVM在类的初始化阶段给出的线程安全性保证，将singleton 的实例化操作放置到一个静态内部类中，在第一次调用getInstance() 方法时，JVM才会去加载InstanceHolder 类，同时初始化singleton 实例，因此，即使我们不采取任何同步策略，getInstance() 方法也是线程安全的。

5) 结论：线程安全，效率高，推荐使用。

枚举(推荐)

这种方式是Effective Java 作者Josh Bloch 提倡的方式，他说最佳的单例实现模式就是枚举模式。利用枚举的特性，让JVM来帮我们保证线程安全和单一实例的问题。除此之外，写法还特别简单。

//使用枚举实现单例, 推荐
public enum Singleton {
	INSTANCE;
	public void sayOK() {
		System.out.println("ok~");
	}
}

【设计模式】单例模式：别忘了还可以用枚举

概念

要求

实现方式

饿汉式

懒汉式

双重检查(较推荐)

静态内部类模式（推荐）

枚举(推荐)