实现单例模式的八种方法

2023年5月26日13:07:25

一.单例模式的定义:

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。

二.单例模式的特点
 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。
 
三.线程安全问题:

一方面在获取单例的时候,要保证不能产生多个实例对象,后面会详细讲到五种实现方式;

另一方面,在使用单例对象的时候,要注意单例对象内的实例变量是会被多线程共享的,推荐使用无状态的对象,不会因为多个线程的交替调度而破坏自身状态导致线程安全问题,比如我们常用的VO,DTO等(局部变量是在用户栈中的,而且用户栈本身就是线程私有的内存区域,所以不存在线程安全问题)。

四.实现单例模式的八种方式:

1.饿汉式(静态常量)【可用】

public class Singleton{

     private final static Singleton INSTANCE=new Singleton();
     private Singlrton(){}
     public static Singleton getInstance(){
         return INSTANCE;
     }
}

优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费。

2.饿汉式(静态代码块)【可用】

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

这种方式和上面的方式其实类似,只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中,也是在类装载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。

3.懒汉式(线程不安全)【不可用】

public static Singleton{

     private static Singletons singleton;
     private Singleton(){
     public static Singleton getInstance(){
         if(singleton==null){
             singleton=new Singleton();  
         }
         return singleton;
     }
}

这种写法起到了LazyLoading的效果,但是只能在单线程下使用。如果在多线程下,一个线程进入了if (singleton ==null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。

4.懒汉式(线程安全,同步方法)【不推荐用】

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

解决上面第三种实现方式的线程不安全问题,做个线程同步就可以了,于是就对getInstance()方法进行了线程同步。

缺点:效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例,直接return就行了。方法进行同步效率太低要改进。

5.懒汉式(线程安全,同步代码块)【不可用】

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

由于第四种实现方式同步效率太低,所以摒弃同步方法,改为同步产生实例化的的代码块。但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致,假如一个线程进入了if (singleton ==null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。

6.双重检查【推荐使用】

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

Double-Check概念对于多线程开发者来说不会陌生,如代码中所示,我们进行了两次if (singleton ==null)检查,这样就可以保证线程安全了。这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if(singleton == null),直接return实例化对象。

优点:线程安全;延迟加载;效率较高。

7.静态内部类【推荐使用】

public class Singleton{
     private Singlrton(){}
     private static class SingletonInstance{
            private static  final Singleton INSTANCE=new Singleton();
     }
     public static Singleton getInstance(){
         return SingletonInstance.INSTANCE;
     }
}

这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似,但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化,没有Lazy-Loading的作用,而静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化时,调用getInstance方法,才会装载SingletonInstance类,从而完成Singleton的实例化。

类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。

优点:避免了线程不安全,延迟加载,效率高。

8.枚举【推荐使用】

public enum Singleton{
       INSTANCE;
       public void whateverMethod(){
       }
}

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创建新的对象。

  • 作者:清灵菲儿
  • 原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_45522644/article/details/103353610
    更新时间:2023年5月26日13:07:25 ,共 2890 字。