Java设计模式——单例设计模式(八种实例)

1、基本介绍

• 采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类智能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。
• 比如Hibernate的SessionFactor，他充当数据存储源的代理，并负责创建Session对象。SessionFactor并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个SessionFactor就够，这时就会使用到单例模式。

2、单例模式的八种方式

1. 饿汉式(静态常量)
2. 饿汉式(静态代码块)
3. 懒汉式(线程不安全)
4. 懒汉式(线程安全，同步方法)
5. 懒汉式(线程安全，同步代码块)
6. 双重检查
7. 静态内部类
8. 枚举

2.1饿汉式(静态常量)

优点：写法简单，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，没有达到懒加载的效果。如果从始至终都没使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

这种基于ClassLoader机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多都是调用getInstance方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式(或其它的静态方法)导致类装载，这时候初始化instance就没有达到懒加载的效果

结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

package com.weirdo.principle.singleton.type1;  public class SingletonTest01 {  	public static void main(String[] args) { 		//测试 		Singleton instance = Singleton.getInstance(); 		Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 		System.out.println(instance == instance2); // true 		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); 		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode()); 	}  }  //饿汉式(静态变量) class Singleton { 	 	//1.构造器私有化，外部能new 	private Singleton() { 		 	} 	 	//2.本类内部创建对象实例 	private final static Singleton instance = new Singleton(); 	 	//3.提供一个公有的静态方法，返回实例对象 	public static Singleton getInstance() { 		return instance; 	} 	 } 

2.2饿汉式(静态代码块)

这种方式和2.1的方式类似，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2.1是一样的。

结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

package com.weirdo.principle.singleton.type2;  public class SingletonTest02 {  	public static void main(String[] args) { 		Singleton instance = Singleton.getInstance(); 		Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 		System.out.println(instance == instance2); // true 		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); 		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode()); 	}  }  //饿汉式(静态变量)  class Singleton { 	//1.构造器私有化，外部能new 	private Singleton() { 		 	} 	 	//2.本类内部创建对象实例 	private  static Singleton instance; 	 	static { // 在静态代码块中，创建单例对象 		instance = new Singleton(); 	} 	 	//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象 	public static Singleton getInstance() { 		return instance; 	} 	 } 

2.3懒汉式(线程不安全)

起到了懒加载的效果，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使用这种方式。

结论：在实际开发中，不要使用这种方式

package com.weirdo.principle.singleton.type3;  public class SingletonTest03 {  	public static void main(String[] args) { 		System.out.println("懒汉式1=============>线程不安全"); 		Singleton instance = Singleton.getInstance(); 		Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 		System.out.println(instance == instance2); // true 		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); 		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode()); 	}  }  class Singleton { 	private static Singleton instance; 	 	private Singleton() {} 	 	//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance 	//即懒汉式 	public static Singleton getInstance() { 		if(instance == null) { 			instance = new Singleton(); 		} 		return instance; 	} } 

2.4懒汉式(线程安全，同步方法)

解决了线程安全问题，但是效率太低。每个线程在想获得类的实例的时候，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，后面的想获得该类的实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低。

结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

package com.weirdo.principle.singleton.type4;  public class SingletonTest04 {  	public static void main(String[] args) { 		System.out.println("懒汉式2=============>线程安全"); 		Singleton instance = Singleton.getInstance(); 		Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 		System.out.println(instance == instance2); // true 		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); 		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode()); 	}  }  // 懒汉式(线程安全，同步方法) 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 	//即懒汉式 	public static synchronized Singleton getInstance() { 		if(instance == null) { 			instance = new Singleton(); 		} 		return instance; 	} } 

2.5懒汉式(线程安全，同步代码块)

跟2.4类似，不推荐使用

package com.weirdo.principle.singleton.type4;  public class SingletonTest05 {  	public static void main(String[] args) { 		System.out.println("懒汉式2=============>线程安全,同步代码块"); 		Singleton instance = Singleton.getInstance(); 		Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 		System.out.println(instance == instance2); // true 		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); 		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode()); 	}  }  // 懒汉式(线程安全，同步方法) class Singleton { 	private static Singleton instance; 	 	private Singleton() {} 	 	//提供一个静态的公有方法，解决线程安全问题 	//即懒汉式 	public static synchronized Singleton getInstance() { 		if(instance == null) { 			//同步代码块 			synchronized (Singleton.class){ 				instance = new Singleton(); 			} 		} 		return instance; 	} } 

2.6双重检查

Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，进行了两次if(singleton==null)，这样就可以保证线程安全了。

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，也避免了反复进行方法同步。

线程安全、延迟加载、效率高。

结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

package com.weirdo.principle.singleton.type6;  public class SingletonTest06 {  	public static void main(String[] args) { 		System.out.println("双重检查"); 		Singleton instance = Singleton.getInstance(); 		Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 		System.out.println(instance == instance2); // true 		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); 		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode()); 	} }  // 懒汉式(线程安全，同步方法) class Singleton { 	private static volatile Singleton instance; 	 	private Singleton() {} 	 	//提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题，同事解决懒加载问题 	//同时保证了效率，推荐使用 	 	public static synchronized Singleton getInstance() { 		if(instance == null) { 			synchronized (Singleton.class) { 				if(instance == null) { 					instance = new Singleton(); 				} 			} 			 		} 		return instance; 	} } 

2.7静态内部类

这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。

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，才回装载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。

避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高。

结论：推荐使用

package com.weirdo.principle.singleton.type7;  public class SingletonTest07 {  	public static void main(String[] args) { 		System.out.println("使用静态内部类完成单例模式"); 		Singleton instance = Singleton.getInstance(); 		Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 		System.out.println(instance == instance2); // true 		System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); 		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode()); 		 	}  }  // 静态内部类完成，推荐使用 class Singleton { 	private static volatile Singleton instance; 	 	//构造器私有化 	private Singleton() {} 	 	//写一个静态内部类，该类中有个静态数据 Singleton 	private static class SingletonInstance { 		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  	} 	 	//提供一个静态的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE 	 	public static synchronized Singleton getInstance() { 		 		return SingletonInstance.INSTANCE; 	} } 

2.8枚举

借助了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。

结论：推荐使用

package com.weirdo.principle.singleton.type8;  public class SingletonTest08 { 	public static void main(String[] args) { 		Singleton instance = Singleton.INSTANCE; 		Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE; 		System.out.println(instance == instance2); 		 		System.out.println(instance.hashCode()); 		System.out.println(instance2.hashCode()); 		 		instance.sayOK(); 	} }  //使用枚举实现单例 enum Singleton { 	INSTANCE; //属性 	public void sayOK() { 		System.out.println("ok~"); 	} } 

3、单例模式在JDK应用的源码分析

java.lang.Runtime就是经典的单例模式(饿汉式)

4、单例模式注意事项和细节说明

• 单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能。
• 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是new
• 单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁对象、创建对象时耗过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但有经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session工厂等)