java设计模式 创建型-单例模式

单例模式基本概念

所谓类的单例设计模式：就是采用一定的方法保证在整个软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个只提供一个取得其对象实例的方法。

• 整个应用中只存在一个实例。
• 该类只提供一个方法获取该实例。
  
  

java实现单例模式的7种方式

• 1、饿汉式-静态变量
• 2、饿汉式-静态代码块
• 3、懒汉式-单线程方式
• 4、懒汉式-同步方法
• 5、懒汉式-同步代码块，双重检查
• 6、懒汉式-静态内部类
• 7、懒汉式-枚举
  
  

1、 饿汉式-静态变量

• 构造器私有化，使得外部不能new，也不能继承。
• 在本类内部创建对象实例。
• 提供一个公有的静态方法，用于返回实例对象。

public class Singleton {

	private Singleton(){
	}

	private final static Singleton instance = new Singleton();

	public static Singleton getInstance(){
		return instance;
	}
}

饿汉式-静态变量优缺点

• 写法简单，单例在类加载的时候完成实例化；利用类加载机制，避免了线程同步问题。
• 但是在类加载的时候就完成了实例化，没有达到懒加载的效果。如果从始至终都没有使用过这个单例，就会造成内存浪费。
• 这种基于classloader机制避免了线程同步问题，不过，instance在类加载时就实例化了，在单例模式中大多数都是调用了getInstance方法。但是导致类加载的原因有很多，不能确定其他方法（或静态方法）导致了类的加载，这时候初始化instance就meiyou达到懒加载的效果。
  
  

结论:

• 这种单例模式推荐使用，不过最好是能确保该单例在应用中一定能被使用到。否则会造成内存浪费。

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2、饿汉式-静态代码块

public class Singleton {
	
	private static Singleton instance;
	static {
		instance = new Singleton();
	}
	private Singleton(){  }
	public static Singleton getInstance(){
		return instance;
	}
}

静态变量初始化 与 静态代码块 的初始化时机类似。都是利用了classloader机制来避免线程同步问题。

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3、懒汉式-单线程方式

public class Singleton {
	//创建静态变量
	private static Singleton instance;
	//私有化构造方法	
	private Singleton(){  }
	//在获取实例的公有方法中去判断是否存在对象，如果存在就返回，不存在就创建。
	public static Singleton getInstance(){
		if( instance == null ){
				instance == new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

懒汉式-单线程方式的优缺点

• 这种方式起到了懒加载创建单实例的效果，但是只能在单线程语言下使用。比如js。
• 如果在多线程下，可能有多个线程进入到if( instance == null ){ … }的代码块内，从而会创建多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。

结论

• 对于多线程语言： 这种懒汉式不推荐使用，有创建多个实例的潜在风险。

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4、懒汉式-同步方法

public class Singleton {

	private static Singleton instance;
	private Singleton(){}

	//提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码synchronized，解决线程安全问题。
	public static synchronized Singleton getInstance(){
		if( instance == null ){
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

懒汉式-同步方法 优缺点：

• 使用同步方法解决了线程不安全问题。且也是懒加载方式。
• 但是效率太低，每个线程在想获取类的实例的时候，执行getInstance()方法都要进行同步。但实际上同步只需要在第一次执行这个方法的时候就够了，以后获取该实例的时候，直接return就行。

结论：

• 实际开发过程中，不推荐使用这种方式。

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5、懒汉式-同步代码块

public class Singleton {
	private static volatile Singleton instance;
	public Singleton(){}

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

懒汉式-同步代码块 优缺点

• Double-check概念在多线程开发过程中常使用到。如代码中所示，我们进行两次if(instance === null)检查，这样就能保证线程安全。
• Double-check的方式，实例化代码只执行一次，后面再次访问时，判断if(instance == null){ … }直接return实例化对象，也避免了反复进行方法同步的判断。
• volatile是轻量级的synchronized，能够保证Singleton对象创建之后，立刻被其他线程知道。volatile关键字只能修饰变量。

结论

• 懒加载，线程安全，效率高。
• 在实际使用过程中，推荐使用这种方式。

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6、懒汉式-静态内部类

静态内部类的特点：

• 外部类被装在时，静态内部类不会被装载。
• 只有外部类的方法调用时，方法内部如果调用静态内部类的方法或者成员变量，该静态内部类才会被装载，而且只会被装载一次。且能利用classloader机制来保证线程安全。

public class Singleton {
	private Singleton(){}
	private static class SingletonInstance {
		//内部类能获取外部类的私有方法，并且使用。
		private static final INSTANCE = new Singleton();
	}
	//当第一次调用这个方法时，触发了静态内部类的加载，同时在静态内部类中创建了Singleton实例。以后的调用就不会再触发类加载，而是直接返回Singleton实例。
	private static Singleton getInstance(){
		return SingletonInstance.INSTANCE;
	}
}

说明

• 通过静态内部类方式创建单例，是利用了classloader机制来保证初始化实例时避免了线程同步问题。
• 静态内部类方式在Singleton类被加载时并不会立刻实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会进行Singleton的实例化。
• 类的静态属性只会在第一次加载类的时候进行初始化，所以在这里，jvm帮助我们保证了线程的安全，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。

优点

• 懒加载，线程安全，效率高。
• 推荐使用。

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七、 单例-枚举形式

• 枚举的属性就是一个实例。
• 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新的对象。

public enum Singleton {
	INSTANCE;
	public void method(){
		...
	}
}

结论

• 最推荐使用的方式。

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单例模式在JDK中的使用

• jdk中Runtime就是使用饿汉式创建的单例。利用classloader的机制保证线程安全。

public class Runtime {

	private static Runtime currentRuntime = new Runtime();
	private Runtime(){}
	public static Runtime getRuntime(){
		return currentRuntime;
	}
}