一、單例模式概述

1、基本介紹

• 單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種型別的設計模式屬於建立型模式，它提供了一種建立物件的最佳方式。這種模式涉及到一個單一的類，該類負責建立自己的物件，同時確保只有單個物件被建立。這個類提供了一種訪問其唯一的物件的方式，可以直接訪問，不需要例項化該類的物件。在整個程式的執行過程中，所有該類的引用都指向同一個例項。

• 特點：

  1. 整個程式執行過程中只有一個例項。

  2. 類必須在內部建立自己的例項。

  3. 該類必須提供一個公共方法供其它類獲取這個例項。

• 好處：

  1. 防止一個類被頻繁的建立和銷燬，降低了系統的資源消耗，因為只有一個例項。

  2. 避免對資源的多重佔用。

2、應用場景

• 要求生產唯一序列號。

• WEB 中的計數器，不用每次重新整理都在資料庫里加一次，用單例先快取起來。

• 建立的一個物件需要消耗的資源過多，比如 I/O 與資料庫的連線等。

二 、單例模式的七種實現

1、餓漢式-靜態常量

class Singleton{
  //1.構造器私有化
  private Singleton(){
   }
​
  //2.本類內部宣告物件並初始化
  private final static Singleton instance = new Singleton();
​
  //3.對外提供一個公有的靜態方法，返回例項物件
  public static Singleton getInstance(){
    return instance;
   }
}
 

• 餓漢式-靜態常量

  1. 構造器私有；

  2. 內部宣告靜態常量並初始化；

  3. 提供public方法獲取例項。

• 優點：

  1. 寫法簡單；

  2. 類載入時完成例項化，執行緒安全。

• 缺點：

  1. 沒有實現懶載入，如果沒有用到該類，則會造成資源浪費。

2、餓漢式-靜態程式碼塊

class Singleton{
  //1.構造器私有化
  private Singleton(){
   }
​
  //2.本類內部宣告物件
  private static Singleton instance;
​
  static {
    //靜態程式碼塊中物件例項化
    instance = new Singleton();
   }
​
  //3.對外提供一個公有的靜態方法，返回例項物件
  public static Singleton getInstance(){
    return instance;
   }
}
 

• 餓漢式-靜態程式碼塊

  1. 構造器私有；

  2. 內部宣告靜態常量；

  3. 通過靜態程式碼塊初始化

  4. 提供public方法獲取例項。

• 優點：

  1. 寫法簡單；

  2. 類載入時完成例項化，執行緒安全。

• 缺點：

  1. 沒有實現懶載入，如果沒有用到該類，則會造成資源浪費。

3、懶漢式-執行緒不安全

class Singleton{
​
  //1.構造器私有化
  private Singleton(){
   }
​
  //2.本類內部宣告物件
  private static Singleton instance;
​
  //3.對外提供一個公有的靜態方法，第一次使用時例項化物件
   public static Singleton getInstance(){
    if(instance == null){
      instance = new Singleton();
     }
    return instance;
   }
}

• 懶漢式-執行緒不安全

  1. 構造器私有；

  2. 內部建立靜態常量；

  3. 第一次使用時例項化物件。

• 優點：

  1. 使用時載入，避免資源浪費，只能在單執行緒使用。

• 缺點：

  1. 如果多個執行緒同時進入if判空，則有可能建立多個例項，執行緒不安全。

4、懶漢式-同步關鍵字（執行緒安全）

class Singleton{
​
  //1.構造器私有化
  private Singleton(){
   }
​
  //2.本類內部宣告物件
  private static Singleton instance;
​
  //3.對外提供一個公有的靜態方法，第一次使用時例項化物件,並加入同步關鍵字
  synchronized public static Singleton getInstance(){
    if(instance == null){
      instance = new Singleton();
     }
    return instance;
   }
}

• 懶漢式-同步關鍵字（執行緒安全）

  1. 構造器私有；

  2. 內部宣告靜態常量；

  3. 第一次訪問例項化物件；

  4. 加入synchronized同步關鍵字，每次只有一個執行緒能進入該方法。

• 優點：

  1. 執行緒安全；

  2. 懶載入。

• 缺點：

  1. 效率太低，每次呼叫getInstance要進行同步，不推薦使用。

5、懶漢式-雙重檢查（執行緒安全）

class Singleton{
​
  //1.構造器私有化
  private Singleton(){
   }
​
  //2.本類內部宣告物件,使用volatile修改其他執行緒可立即感知並且防止程式碼重排序
  private static volatile Singleton instance;
​
  //3.對外提供一個公有的靜態方法，第一次使用時例項化物件,並加入同步程式碼塊雙重檢查
   public static Singleton getInstance(){
    if(instance == null){
       {
        synchronized (Singleton.class){
          if(instance == null){
            instance = new Singleton();
           }
         }
       }
     }
    return instance;
   }
}

• 懶漢式-雙重檢查

  1. 構造器私有；

  2. 內部宣告靜態常量並標識volatile關鍵字；

  3. 第一次訪問進行物件例項化，並使用雙重檢查機制。

• 優點：

  1. 懶載入；

  2. 執行緒安全，除了剛開始多個執行緒可能需要進行同步，後面都不需要進入同步程式碼塊，效率高，推薦使用。

• 缺點：

  1. 無。

6、靜態內部類

class Singleton{
​
  //1.構造器私有化
  private Singleton(){
   }
​
  //2靜態內部類
  private static class SingletonInstance{
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
   }
​
  //3.公共方法獲取例項
  public static Singleton getInstance(){
    return SingletonInstance.INSTANCE;
   }
​
}

• 靜態內部類

  1. 構造器私有；

  2. 提供靜態類；

  3. 提供公共靜態方法返回物件例項。

• 優點：

  1. JVM在載入外部類時並不會載入內部類，只有顯示呼叫getInstance才會對內部類進行載入，所以提供了懶載入的效果。

  2. 執行緒安全，JVM載入類時是單執行緒的。

• 缺點：

  1. 無。

7、列舉

enum Singleton{
  //屬性
  INSTANCE;
}
//獲取物件
//Singleton instance = Singleton.INSTANCE;

• 列舉

  1. 建立列舉類；

  2. 提供屬性。

• 優點：

  1. 實現簡單；

  2. 多執行緒安全；

  3. 防止反序列化重新建立物件；

  4. 這種方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式。

• 缺點：

  1. 無。

三、JDK實現單例模式

• java.lang包下Runtime類

• 使用了第一種餓漢式