java设计模式——单例模式

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)

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