Java设计模式【单例模式】

news/发布时间2024/5/15 17:44:07

一、前言

单例模式：创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供了一个全局访问点来访问该实例。

特点：

单例类只能有一个实例
单例类必须自己创建自己的唯一实例
单例类必须给所有其他对象提供这一实例

二、单例模式

分类：饿汉式、懒汉式、双重检查锁、静态内部类、枚举。

使用场景：确保全局只有一个实例的场景

线程池：在多线程环境下，线程池需要保证只有一个实例
数据库连接池：数据库连接池也需要保证只有一个实例
日志对象：日志对象通常是全局可见的，因此需要保证只有一个实例
配置文件：在某些情况下，需要全局共享的配置文件也需要保证只有一个实例

2.1 饿汉式【推荐】

特点：

线程安全
执行效率高
非懒加载
类加载时就初始化，浪费内存
容易产生垃圾对象

2.1.1 静态变量

/*** 饿汉式-静态变量*/
public class Singleton {private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();// 私有构造函数private Singleton() {}// 公有访问方法public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}
}

2.1.2 静态代码块

/*** 饿汉式-静态代码块*/
public class Singleton {private final static Singleton INSTANCE;static {INSTANCE = new Singleton();}// 私有构造函数private Singleton() {}// 公有访问方法public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}
}

2.2 饿汉式

2.2.1 非线程安全

特点：

懒加载
线程不安全
未加锁，执行效率较高

/*** 懒汉式-非线程安全*/
public class Singleton {private static Singleton INSTANCE;// 私有构造函数private Singleton() {}// 公有访问方法public static Singleton getInstance() {if (INSTANCE == null) {INSTANCE = new Singleton();}return INSTANCE;}
}

2.2.2 线程安全

特点：

懒加载
线程安全
方法加锁，执行效率低
存在隐患（多线程环境中可能会使用到未创建完毕的对象）

/*** 懒汉式-线程安全*/
public class Singleton {private static Singleton INSTANCE;  // 私有构造函数private Singleton (){}  // 公有访问方法public static synchronized Singleton getInstance() {  if (INSTANCE == null) {  INSTANCE = new Singleton();  }  return INSTANCE;  }  
}

2.3 双重检查锁【推荐】

特点：

懒加载
线程安全
检查后加锁，执行效率较高

/*** 双重检查锁懒汉式*/
public class Singleton {/*** volatile作用禁止指令重排序* 注意：对象的创建其实不是一步到位的，它是分三步进行* ①、在堆中给对象分配内存空间* ②、初始化赋值* ③、建立关联（将引用指向分配的内存空间）*/private volatile static Singleton INSTANCE;  // 私有构造函数private Singleton() {}  // 公有访问方法public static Singleton getSingleton() {  if (INSTANCE == null) {  synchronized (Singleton.class) {  if (INSTANCE == null) {  INSTANCE = new Singleton();  }  }  }  return INSTANCE;  }  
}

2.4 静态内部类【推荐】

特点：

懒加载
线程安全
执行效率高

/*** 静态内部类*/
public class Singleton {private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  }// 私有构造函数private Singleton() {}// 公有访问方法public static Singleton getInstance() {  // 调用getInstance方法时才加载实例化return SingletonHolder.INSTANCE;  }  
}

2.5 枚举【推荐】

特点：

线程安全
执行效率高

/*** 枚举*/
public enum Singleton {INSTANCE;// 方法
}

三、使用单例

public class SingletonDemo {public static void main(String[] args) {// 编译时错误：构造函数Singleton()是不可见的//Singleton object = new Singleton();Singleton singleton = Singleton.getInstance();singleton.xxmethod();}
}