原始碼在我的[github](https://github.com/witmy/JavaDesignPattern)和[gitee](https://gitee.com/witmy/JavaDesignPattern)中獲取 # 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。 注意： - 1、單例類只能有一個例項。 - 2、單例類必須自己建立自己的唯一例項。 - 3、單例類必須給所有其他物件提供這一例項。 # 實現方式 ## 餓漢式單例（靜態常量，執行緒安全） 顧名思義，餓漢式單例它很“餓”，所以一開始就建立了唯一但單例例項，但如果你沒有使用過這個例項，就會造成記憶體的浪費 ```java /** * 餓漢式單例 * 優點：簡單，在類裝載時就完成了例項化，避免了執行緒同步問題，執行緒安全 * 缺點：由於這個類已經完成了例項化，如果從始至終都沒有用過這個例項，就會造成記憶體的浪費 */ public class SingletonTest01 { public static void main(String[] args) { Signleton instance1= Signleton.getInstance(); Signleton instance2 = Signleton.getInstance(); System.out.println(instance1==instance2); System.out.println(instance1.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); } } class Signleton{ //1、構造器私有化,外部無法通過new新建 private Signleton(){ } //2、內部建立物件例項 private final static Signleton instance = new Signleton(); //3、提供一個公有的靜態方法，返回例項物件 public final static Signleton getInstance(){ return instance; } } ``` 輸出結果 ```bash true 1163157884 1163157884 ``` 可以看到輸出的是同一個例項 ## 餓漢式單例（靜態程式碼塊，執行緒安全） 和之前的方式類似，只不過將類例項化的過程放在了靜態程式碼塊中，也就是類裝載的時候， 就執行靜態程式碼塊中的程式碼，優缺點和之前一樣 ```java /** * 和之前的方式類似，只不過將類例項化的過程放在了靜態程式碼塊中，也就是類裝載的時候， * 就執行靜態程式碼塊中的程式碼，優缺點和之前一樣 */ public class SingletonTest02 extends Thread{ public static void main(String[] args) { Signleton instance1= Signleton.getInstance(); Signleton instance2 = Signleton.getInstance(); System.out.println(instance1==instance2); System.out.println(instance1.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); } } class Signleton{ //1、構造器私有化,外部無法通過new新建 private Signleton(){} //2、內部建立物件例項 private static Signleton instance; static {//靜態程式碼塊種，建立單例物件 instance = new Signleton(); } //3、提供一個公有的靜態方法，返回例項物件 public final static Signleton getInstance(){ return instance; } } ``` 輸出 ```bash true 1163157884 1163157884 ``` ## 懶漢式（執行緒不安全） 同樣，顧名思義，懶漢式單例它很懶。只有在你用到它時，它才會建立一個例項。 ```java /** * 餓漢式-執行緒不安全 * 優點：起到了懶載入的效果，但是隻能在單執行緒下使用 * 如果在多執行緒下，如果一個執行緒進入了if判斷語句塊， * 還沒來得及向下執行，另一個執行緒也進入這個判斷語句，就會產生多個例項（違背單例模式）， * 實際開發中，不要使用這種方式 */ public class SingletonTest03 { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i <10 ; i++) { new Thread(() -> System.out.println(Signleton.getInstance().hashCode()) ).start(); } } } class Signleton{ private static Signleton instance; private Signleton(){} //提供一個靜態的公有方法，當呼叫方法時，才去建立instance public static Signleton getInstance(){ if(instance == null){//如果為空再去建立物件 instance = new Signleton(); } return instance; } } ``` 輸出 ```bash 546405844 135417039 135417039 802181073 135417039 135417039 135417039 802181073 135417039 135417039 ``` 這裡我選了個比較極端的情況，如果你的電腦配置比較好，可能執行幾次結果都是符合單例模式的。 ## 懶漢式（同步方法，執行緒安全） 上面方法之所以會存線上程不安全的情況，是因為多執行緒情況下，可能會有多條執行緒同時判斷單例是否建立。那麼要解決這個問題 ，只需要同步getInstance()方法 ```java /** * 解決了執行緒不安全的問題 * 但是大大降低了效率 每個執行緒想獲得例項的時候，執行getInstance（）方法都要進行同步 */ public class SingletonTest04 { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i <10 ; i++) { new Thread(() -> System.out.println(Signleton.getInstance().hashCode()) ).start(); } } } class Signleton{ private static Signleton instance; private Signleton(){} //提供一個靜態的公有方法，當呼叫方法時，才去建立instance public static synchronized Signleton getInstance(){ if(instance == null){//如果為空再去建立物件 instance = new Signleton(); } return instance; } } ``` 結果 ```bash 802181073 802181073 802181073 802181073 802181073 802181073 802181073 802181073 802181073 802181073 ``` 但是，synchronized是一個很重量的同步鎖，而我們每次執行getInstance()時都會進行同步，極其影響效率 ## 懶漢式（雙重檢查，執行緒安全） 雙檢鎖，又叫雙重校驗鎖，綜合了懶漢式和餓漢式兩者的優缺點整合而成。看上面程式碼實現中，特點是在synchronized關鍵字內外都加了一層 if 條件判斷，這樣既保證了執行緒安全，又比直接上鎖提高了執行效率，還節省了記憶體空間 ```java /** * 懶漢模式-雙重檢查 * 進行了兩次if判斷檢查，這樣就保證執行緒安全了 * 通過判斷是否為空，來確定是否 需要再次例項化 */ public class SingletonTest05 { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i <10 ; i++) { new Thread(() -> System.out.println(Signleton.getInstance().hashCode()) ).start(); } } } class Signleton{ private static volatile Signleton instance;//volatile保證可見性 private Signleton(){} //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 Signleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Signleton.class) { if (instance == null) { instance = new Signleton(); } } } return instance; } } ``` 執行結果 ```bash 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 ``` 推薦使用 ## 靜態內部類（執行緒安全） ```java /** * 靜態內部類實現單例模式 * 該方法採用了類裝載機制來保證初始化例項時只有一個執行緒 * 靜態內部類在Signleton類被裝載時並不會立即例項化，而是需要例項化時，才會裝載SignletonInstance類 * 類的靜態屬性只會在第一次載入類的時候初始化 * 避免了執行緒不安全，利用靜態內部類實現懶載入，效率高 */ public class SingletonTest07 { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i <10 ; i++) { new Thread(() -> System.out.println(Signleton.getInstance().hashCode()) ).start(); } } } class Signleton{ //構造器私有 private Signleton(){} //靜態內部類，該類中有一個靜態屬性Signleton private static class SignletonInstance{ private static final Signleton instance = new Signleton(); } //提供一個靜態的公有方法，直接返回SignletonInstance.instance public static Signleton getInstance() { return SignletonInstance.instance; } } ``` 結果 ```bash 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 79372097 ``` 這種方式較為簡單，推薦使用 ## 列舉(執行緒安全) ```java /** * @author codermy * @createTime 2020/5/14 * 列舉方法實現單例模式 * 藉助jdk1.5中新增的列舉類來實現單例模式， * 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物件 */ public class SingletonTest08 { public static void main(String[] args) { Singleton singleton = Singleton.INSTANCE; singleton.Ok(); for (int i = 0; i <10 ; i++) { new Thread(() -> System.out.println(Singleton.INSTANCE.hashCode()) ).start(); } } } enum Singleton{ INSTANCE;//屬性 public void Ok(){ System.out.println("ok"); } } ``` 結果 ```bash ok 858497792 858497792 858497792 858497792 858497792 858497792 858497792 858497792 858497792 858497792 ``` 可以看出，列舉實現單例模式，最為簡潔，較為推薦。但是正是因為它簡潔，導致可讀