八种单例模式分析

单例设计模式

1、介绍

类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）

2、单例设计模式八种方式

• 饿汉式（静态常量）
• 饿汉式（静态代码块）
• 懒汉式（线程不安全）
• 懒汉式（线程安全，同步方法）
• 懒汉式（线程安全，同步代码块）
• 双重检查
• 静态内部类
• 枚举

3、饿汉式（静态常量）

实现步骤如下：

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

class Singleton{
    //1、构造器私有化
    private Singleton(){}

    //2、本类内部创建实例
    private final static Singleton instance=new Singleton();

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

优缺点分析：

优点：写法比较简单，就是在类加载的时候完成实例化，避免了线程同步问题

缺点：在类加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，则会造成内存浪费

这种方式基于classloader机制避免了多线程的同步问题，不过，但是导致类加载的原因有很多种，因此不能确定有其它的方式（或者其它的静态方法）导致类加载，这时候初始化instance就没有达到懒加载的效果

结论：可用，但可能造成内存浪费

4、饿汉式（静态代码块）

与上面的类似，只不过创建实例的地方在静态代码块中

class Singleton{
    //1、构造器私有化
    private Singleton(){}

    //2、本类内部创建实例
    private  static Singleton instance;

    //在静态代码块中创建实例
    static {
        instance=new Singleton();
    }

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

5、懒汉式（线程不安全）

class Singleton{
    //1、构造器私有化
    private Singleton(){}

    private static Singleton instance;

    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点分析：

起到了懒加载的效果，但是只能在单线程下使用

如果在多线程下，一个线程进入了if(singleton==null)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

结论：实际开发中，不要使用这种方式

6、懒汉式（线程安全，同步方法）

class Singleton{
    //1、构造器私有化
    private Singleton(){}

    private static Singleton instance;

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点分析：

解决了线程安全问题

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行，后面的想获得该实例，直接return就行。方法进行同步效率太低。

结论：实际开发中，不推荐使用

7、懒汉式（线程安全，同步代码块）

class Singleton{
    //1、构造器私有化
    private Singleton(){}

    private static Singleton instance;

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

优缺点分析：

这种方式本意是对第四种方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的代码块

但是这种同步并不能起到线程同步的作用，与第三种实现方式遇到的情形类似，假如一个线程进入if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，这时会产生多个实例

结论：实际开发中，不能使用

8、双重检查

class Singleton{
    //1、构造器私有化
    private Singleton(){}

    private static volatile Singleton instance;

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

优缺点分析：

实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，进行判断，直接return实例化对象，也避免了反复进行方法同步

线程安全；延迟加载；效率较高

结论：实际开发中，推荐使用

9、静态内部类

class Singleton{
    //1、构造器私有化
    private Singleton(){}

    //静态内部类
    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton INSTANCE=new Singleton();
    }

    public static  Singleton getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点分析：

采用类加载机制来保证初始化实例时只有一个线程

静态内部类方式在Singleton类被加载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会加载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化

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

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，效率高

结论：推荐使用

10、枚举

enum Singleton {
    SINGLETON;
}

优缺点分析：

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

结论：推荐使用

11、单例模式细节

单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，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

单例模式使用场景：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），但又经常使用到的对象；工具类对象；频繁访问数据库或文件的对象

JDK中，java.lang.Runtime就是经典的单例模式（饿汉式）

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