java单例设计模式

1.应用场景:

当需要保证类在内存中的对象唯一性,可以使用单例模式,
不想创建多个实例浪费资源,或者避免多个实例由于多次调用
而出现错误。一般写工具类,线程池,缓存,数据库等可以用到。

2.各种各样的单例写法

1.饿汉模式

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

    private Singleton() {
    }

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

获取单例对象:Singleton instace = Singleton.getInstance();
优点:类加载的时候就完成实例化,避免线程同步问题
缺点:由于在类加载的时候就进行了实例化,所以没有达到Lazy Loading(懒加载)
的效果,即使我们没用到这个实例,但是他还是会加载,从而造成内存浪费(可以忽略,
最常用的一种)。

2.懒汉模式(线程不安全)

public class Singleton {
    
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

尽管达到了懒加载,但是却存在线程安全问题,比如有两个线程,刚好都
执行完if(instance == null),接着准备执行instance = new Singleton()
语句,这样的结果会导致我们实例化了两个Singleton对象,这就是懒汉单例
模式可能会引发的线程安全问题,解决这个方法,我们可以对getInstance方法加锁。

3.懒汉模式(线程安全,但效率低)

public class Singleton {
    
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

尽管保证了线程安全,但是每个线程在想要获得实例时,执行getInstance()
方法都需要进行同步,而实例化代码只需执行一次就够了,后面获取该实例,
直接return即可,方法进行同步效率太低,需要改进。还有一种写法是:
synchronized (Singleton.class) { instance = new Singleton(); }
这样一样是线程不安全的,如果你想使用懒汉模式的话,推荐使用下面的:
DCL单例(双重检查锁定)。

4.懒汉模式双重校验锁

public class Singleton {
    
    private static volatile Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

代码中进行了两次if检查,这样就可以保证线程安全,初始化一次后,
后面再次访问时,if检查,直接return 实例化对象。volatile是1.5后
引入的,volatile关键字会屏蔽Java虚拟机所做的一些代码优化,会导
致系统运行效率降低,而更好的写法是使用静态内部类来实现单例!

5.静态内部类实现单例模式

public class Singleton {

    private Singleton() {
    }

    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
}

和饿汉式类似,两者都是通过类装载机制来保证初始化实例
的时候只有一个线程,从而避免线程安全问题,饿汉式的
Singleton类被加载,就会实例化,而静态内部类这种,
当Singleton类被加载时,不会立即实例化,调用getInstance方法,
才会装载SingletonHolder类,从而完成Singleton的实例化。

6.枚举实现单例模式

public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;
    private Singleton instance;
    SingletonEnum() { 
        instance = new Singleton()
    }
    public Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

访问方式:SingletonEnum.INSTANCE.method();
INSTANCE即为SingletonEnum类型的引用,得到它就可以调用
枚举中的方法。既避免了线程安全问题,还能防止反序列化
重新创建新的对象,但是失去了类的一些特性,没有延时加载,
推荐使用。

7.使用容器实现单例模式

public class SingletonManager {
    private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
    private Singleton() { }
    public static void registerService(String key,Object instance) {
        if(!objMap.containsKey(key)) {
            objMap.put(key,instance);
        }
    }
    public static Object getService(String key) {
        return objMap.get(key);
    }
}

将多种单例类型注入到一个统一的管理类中,在使用时根据key获取对象
对应类型的对象。这种方式使得我们可以管理多种类型的单例,并且在使
用时可以通过统一的接口进行获取操作,降低了用户的使用成本,也对用
户隐藏了具体实现,降低了耦合度。


优缺点

优点:保持类对象唯一性,对于频繁创建和销毁的对象可以提高性能。
缺点:扩展困难,单例的方法无法生成子类对象,要扩展的话基本要重写这个类。
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