七種方法實現單例模式
阿新 • • 發佈：2020-07-19
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一、單例模式的介紹
所謂類的單例設計模式，就是採取一定的方法保證在整個的軟體系統中，對某個類只能存在一個物件例項
，並且該類只提供一個取得其物件例項的方法(靜態方法)。
比如Hibernate的SessionFactory，它充當資料儲存源的代理，並負責建立Session物件。SessionFactory並不是輕量級的，一般情況下，一個專案通常只需要一個SessionFactory就夠，這是就會使用到單例模式。
單例模式有八種方式:
- 餓漢式(靜態常量)
- 餓漢式(靜態程式碼塊)
- 懶漢式(執行緒不安全)
- 懶漢式(執行緒安全，同步方法)
- 懶漢式(執行緒安全，同步程式碼塊)
- 雙重檢查
- 靜態內部類
- 列舉
二、餓漢式應用例項
餓漢式（靜態常量）
步驟如下:
- 構造器私有化 (防止 new )
- 類的內部建立物件
- 向外暴露一個靜態的公共方法（getInstance）
- 程式碼實現
public class SingletonTest01 { public static void main(String[] args) { //獲取物件例項 Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); //兩次呼叫返回的是同一個例項 System.out.println(instance1==instance2); } } //餓漢式（靜態變數） class Singleton{ //構造器私有化，外部不能new private Singleton(){}; //本類內部建立物件例項 private static Singleton instance = new Singleton(); //獲取本類內部物件例項 public static Singleton getInstance(){ return instance; } }
輸出結果：
true
優缺點說明:
- 優點:這種寫法比較簡單，就是在類裝載的時候就完成例項化。避免了執行緒同步問題。
- 缺點: 在類裝載的時候就完成例項化，沒有達到Lazy Loading的效果。如果從始至終從未使用過這個例項，則會造成記憶體的浪費。
- 這種方式基於classloder機制避免了多執行緒的同步問題，不過instance在類裝載時就例項化，在單例模式中大多數都是呼叫getInstance方法，但是導致類裝載的原因有很多種，因此不能確定有其他的方式(或者其他的靜態方法)導致類裝載，這時候初始化instance就沒有達到lazy loading的效果
結論：這種單例模式可用，可能造成記憶體浪費
餓漢式（靜態程式碼塊）
//餓漢式（靜態程式碼塊）
class Singleton{
//構造器私有化，外部不能new
private Singleton(){};
//本類內部建立物件例項
private static Singleton instance;
//在靜態程式碼塊中，建立單例物件
static {
instance = new Singleton();
}
//獲取本類內部物件例項
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
這種方式和上面的方式其實類似，只不過將類例項化的過程放在了靜態程式碼塊中，也是在類裝載的時候，就執行靜態程式碼塊中的程式碼，初始化類的例項。優缺點和上面是一樣的。
三、懶漢式應用例項
懶漢式（執行緒不安全，不推薦使用)
//懶漢式（執行緒不安全）
class Singleton{
//構造器私有化，外部不能new
private Singleton(){};
private static Singleton instance;
//提供一個靜態的公有方法，當使用到該方法時，才去建立instance
//即懶漢式
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
優缺點說明:
- 起到了Lazy Loading的效果，但是隻能在單執行緒下使用。
- 如果在多執行緒下，一個執行緒進入了if (singleton == null)判斷語句塊，還未來得及往下執行，另一個執行緒也通過了這個判斷語句，這時便會產生多個例項。所以在多執行緒環境下不可使用這種方式。
結論：在實際開發中，不要使用這種方式。
懶漢式（執行緒安全，同步方法，也不推薦)
//懶漢式（執行緒安全，同步方法）
class Singleton{
//構造器私有化，外部不能new
private Singleton(){};
private static Singleton instance;
//提供一個靜態的公有方法，加入同步處理的程式碼，解決執行緒安全問題
//即懶漢式
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(instance==null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
優缺點說明:
- 解決了執行緒不安全問題
- 效率太低了，每個執行緒在想獲得類的例項時候，執行getInstance()方法都要進行同步。而其實這個方法只執行一次例項化程式碼就夠了，後面的想獲得該類例項，直接return就行了。方法進行同步效率太低
結論：在實際開發中，不推薦使用這種方式
四、雙重檢查（推薦使用）
//雙重檢查
class Singleton{
//構造器私有化，外部不能new
private Singleton(){};
private static Singleton instance;
//提供一個靜態的公有方法，加入雙重檢查程式碼,解決執行緒安全問題，同時解決懶載入問題
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null){
synchronized (Singleton.class){
//第二次檢查，避免有兩個執行緒new兩個物件
if(instance==null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
優缺點說明:
- Double Check概念是多執行緒開發中常使用到的，如程式碼中所示，我們進行了兩次if (singleton == nul)檢查，這樣就可以保證執行緒安全了。
- 這樣，例項化程式碼只用執行一一次，後面再次訪問時，判斷if (singleton == null),直接return例項化物件，也避免的反覆進行方法同步.
- 執行緒安全，延遲載入，效率較高
結論：在實際開發中，推薦使用這種單例設計模式
五、靜態內部類（推薦使用）
//靜態內部類
class Singleton{
private Singleton(){};
//宣告一個靜態內部類SingletonInstance（在Singleton被載入時，不會載入靜態內部類SingletonInstance）
private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
//導致靜態內部類被裝載，只會裝載一次，裝載時執行緒安全
}
}
優缺點說明:
- 這種方式採用了類裝載的機制來保證初始化例項時只有一個執行緒。
- 靜態內部類方式在Singleton類被裝載時並不會立即例項化，而是在需要例項化時，呼叫getInstance方法， 才會裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的例項化。
- 類的靜態屬性只會在第一次載入類的時候初始化，所以在這裡，JVM幫助我們保證了執行緒的安全性，在類進行初始化時，別的執行緒是無法進入的。
- 優點:避免了執行緒不安全，利用靜態內部類特點實現延遲載入，效率高
結論：推薦使用
六、列舉（推薦使用）
public class SingletonTest08 {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
Singleton singleton2 = Singleton.INSTANCE;
System.out.println(singleton==singleton2);
}
}
//使用列舉實現單例
enum Singleton{
INSTANCE; //屬性
public void sayOK(){
System.out.println("OK");
}
}
優缺點說明:
- 這藉助JDK1.5中新增的列舉來實現單例模式。不僅能避免多執行緒同步問題，而且還能防止反序列化重新建立新的物件。
- 這種方式是Effective Java作者Josh Bloch提倡的方式
結論：推薦使用