java项目中设计模式之单例模式

本文是自己学习单例模式的记录，方便以后使用的时候查看，并不专业哈

一、单例模式 1、特点：  单例模式是最简单的一种模式，具有单例模式只能有一个实例，并且必须为其他对象提供一个访问点。单例模式分为懒汉模式和饥饿模式 二、单例模式的创建方法

顾名思义,懒汉式单例模式会在使用时才生成实例，不会提前生成实例。

1、懒汉模式（线程不安全） public class Singleton { //在类内部声明一个类对象 private static Singleton instance; private Singleton() { // 私有构造方法 } /** * 向外部提供一个获取对象的方法，如果该类对象不存在，创建该对象， * 如果该类对象已经存在，就直接返回该对象。保证该类对象只有一个，存在后就不再创建 * 方法上使用synchronized锁，为了保证如果多线程调用，会同步执行，防止对象多次创建 */ public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }

注： 该方式线程不安全，如果有多线程同时调用，会创建多个实例

2、懒汉模式（线程安全） public class Singleton2 { //在类内部声明一个类对象 private static Singleton2 instance; private Singleton2() { // 私有构造方法 } /** * 向外部提供一个获取对象的方法，如果该类对象不存在，创建该对象， * 如果该类对象已经存在，就直接返回该对象。保证该类对象只有一个，存在后就不再创建 * 方法上使用synchronized锁，为了保证如果多线程调用，会同步执行，防止对象多次创建 */ public static synchronized Singleton2 getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton2(); } return instance; } }

注： synchronized  是为了保证多线程时可调用，但是也会影响性能

3、饥饿模式（静态变量）

顾名思义，饿汉式单例模式会在类加载时就会生成实例，且保证实例只有一个。

public class Singleton3 { //使用static声明变量的时候就new了实例，保证实例在类加载时就创建 private static final Singleton3 instance = new Singleton3(); private Singleton3() { // 私有构造方法 } //提供一个供外部对象获取实例的入口 public static Singleton3 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 懒加载的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费

4、饥饿模式（静态代码块） public class Singleton4 { //构造器私有化，外部不能new private Singleton4() { } //声明对象 private static Singleton4 instance; //在静态代码块中创建对象实例 static { instance = new Singleton4(); } //提供一个公有的静态方法，返回对象实例 public static Singleton4 getInstance() { return instance; } } 5、懒汉模式（线程安全同步代码块） public class Singleton5 { //懒汉式(线程安全, 同步代码块) private static Singleton5 instance; //构造方法 private Singleton5() { } //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 Singleton5 getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton5.class) { instance = new Singleton4(); } } return instance; } }

这种方式，是对懒汉模式的优化，因为前面同步方法效率太低，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 (instance == 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、懒汉式（双重检查） //双重检查 public class Singleton6 { private Singleton6() {} private static volatile Singleton6 instance; public static Singleton6 getInstance() { //第一次判断，如果instance不为null，不进入抢锁阶段，直接返回实际 if (instance == null){ synchronized(Singleton6.class){ //抢到锁之后再次判断是否为空 if (instance == null){ instance = new Singleton6(); } } } return instance; } }

注：volatile 关键字的作用：

线程的可见性，当一个线程修改了共享变量时，另一个线程可以立刻读到该变量修改后的值顺序一致性，禁止指令重排序。  Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次if (instance == null)检查，这样就可以保证线程安全了添加 volatile 关键字之后可以很好解决双重检查锁模式带来空指针异常的问题，能够保证在多线程的情况下线程安全也不会有性能问题线程安全；延迟加载；效率较高。在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式 7、懒汉式（静态内部类） //静态内部类 public class Singleton7 { private Singleton7() {} //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 private static class SingletonInstance { private static final Singleton7 INSTANCE = new Singleton7(); } public static Singleton7 getInstance() { return SingletonInstance.INSTANCE; } } 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，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高 8、饿汉式（枚举） public enum Singleton8 { // 枚举实例在类加载时创建（饿汉式） INSTANCE; // 添加业务方法 public void doSomething() { System.out.println("Singleton is working!"); } } //使用示例 public class Main { public static void main(String[] args) { // 调用单例方法 Singleton8.INSTANCE.doSomething(); // 验证单例性 Singleton s1 = Singleton8.INSTANCE; Singleton s2 = Singleton8.INSTANCE; System.out.println(s1 ==s2); // 输出 true } }

INSTANCE 的含义 名称约定：INSTANCE 是一个标识符（通常用全大写），表示这是单例模式的唯一实例。你可以自定义名称（例如 SINGLETON、INST），但 INSTANCE 是常见写法。 

核心原理 特性说明类加载时初始化枚举实例 INSTANCE 在类加载阶段被初始化，符合饿汉式的特性。天然单例性枚举类型规定每个枚举常量都是唯一的，且 JVM 保证全局只有一个实例。防反射攻击反射调用 Constructor.newInstance() 会抛出异常（枚举无法通过反射实例化）。防序列化破坏枚举的序列化机制由 Enum.valueOf() 保证，直接返回已有实例，而非新建。