Java 单例模式

概述

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Java中单例模式是一种常见的设计模式，单例模式总共有7种写法。

• 懒汉，线程不安全
• 懒汉，线程安全
• 饿汉
• 饿汉，变种
• 静态内部类
• 枚举
• 双重校验锁

这里针对常用的单例模式的实现方式主要介绍两种：懒汉式(饱汉式)单例、饿汉式单例。若对其他几种实现方式感兴趣可以移步这里

首先单例模式有以下特点：

1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例的访问权限。

单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头。

懒汉式单例

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//懒汉式单例类.在第一次调用的时候才实例化自己   
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton single = null;

    //静态工厂方法   
    public static Singleton getInstance() {
        if (single == null) {
            single = new Singleton();
        }
        return single;
    }
}  

这里写图片描述

该方式的优点是：
写起来比较简单，当类SingletonTest被加载的时候，静态变量static的single未被创建并分配内存空间，当getInstance方法第一次被调用时，初始化single变量，并分配内存，因此在某些特定条件下会节约了内存；

缺点是：
并发环境下很可能出现多个SingletonTest实例。没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的

要实现线程安全，有以下三种方式，都是对getInstance这个方法改造，保证了懒汉式单例的线程安全。

第一种方法，在getInstance方法上加synchronized关键字，实现同步。但同步方法反复调用的时候效率较低

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

第二种方法，双重检查锁定。同步代码块，方法的判断代码中对Singleton类上锁。这种方式是单例模式的最佳实现。内存占用低，效率高，线程安全，多线程操作原子性。

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

第三种方法，静态内部类。利用了classloder的机制来保证初始化INSTANCE时只有一个线程

public class Singleton {
    private static class LazyHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

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

饿汉式

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public class SingletonTest {

    // 定义一个私有的构造方法
    private SingletonTest() {
    }

    // 将自身的实例对象设置为一个属性,并加上Static和final修饰符
    private static final SingletonTest singleton = new SingletonTest();

    // 静态方法返回该类的实例
    public static SingletonTest getInstancei() {
        return singleton;
    }

}

这里写图片描述

该方式的优点是：
写起来比较简单，而且不存在多线程同步问题，避免了synchronized所造成的性能问题；

缺点是：
当类SingletonTest被加载的时候，会初始化static的singleton，静态变量被创建并分配内存空间，从这以后，这个static的singleton对象便一直占着这段内存（即便你还没有用到这个实例），当类被卸载时，静态变量被摧毁，并释放所占有的内存，因此在某些特定条件下会耗费内存。