单例设计模式
- 所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例。
- 如何实现？
实现单例模式有八种方式：
- 饿汉式单例模式(静态常量)
- 饿汉式(静态代码块)
- 懒汉式(线程不安全)
- 懒汉式(线程安全，同步方法)
- 懒汉式(线程安全，同步代码块)
- 双重检查
- 静态内部类
- 枚举
下面依次上代码说明其用法：
1.饿汉式单例模式(静态常量)
package demo8; public class DanTest { public static void main(String[] args) { Student bank = Student.bank(); Student bank1 = Student.bank(); System.out.println(bank==bank1); //true } } class Student{ //1.创建一个私有的构造器，外部不能new private Student(){ } //2.内部创建类的对象 //4.要求此对象必须为static的 private static Student instance=new Student(); //3.提供公共的方法,返回类的对象 public static Student bank(){ return instance; } }
优缺点说明：
- 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
- 这种方式基于classloder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，在单例模式中大多数都是调用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（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
- 结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费
2.饿汉式(静态代码块)
public class SingleTest02 { public static void main(String[] args) { Singleton instance = Singleton.getInstance(); Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance1);//true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());//instance.hashCode=644117698 System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());//instance1.hashCode=644117698 } } //饿汉式(静态代码块) class Singleton { //1、构造器私有化，外部不能new private Singleton() { } //2.本类内部创建对象实例 private static Singleton singleton; static {//在静态代码块中，创建单例对象 singleton = 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 singleton; } }
优缺点说明：
- 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。
- 结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费
3.懒汉式(线程不安全)
public class SingleTest03 { public static void main(String[] args) { Singleton instance = Singleton.getInstance(); Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance1);//true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());//instance.hashCode=644117698 System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());//instance1.hashCode=644117698 } } class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton() { } //提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去instance //即懒汉式 public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } return singleton; } }
优缺点说明：
- 起到了Lazy Loading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
- 结论：在实际开发中，不要使用这种方式.
4、懒汉式(线程安全，同步方法)
public class SingleTest04 { public static void main(String[] args) { Singleton instance = Singleton.getInstance(); Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance1);//true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());//instance.hashCode=644117698 System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());//instance1.hashCode=644117698 } } //懒汉式(线程安全，同步方法) class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton() { } //提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题 //即懒汉式 //synchronized 作用：当有一个线程在执行getInstance()方法的时候，不让别的线程去执行该方法， //线程在此排队，就不会造成多个线程同时去执行该方法了，解决了线程安全问题。 public static synchronized Singleton getInstance() { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } return singleton; } }
优缺点说明：
- 解决了线程不安全问题
- 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
- 结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式
5、懒汉式(线程安全，同步代码块)
public class SingleTest05 { public static void main(String[] args) { Singleton instance = Singleton.getInstance(); Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance1);//true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());//instance.hashCode=644117698 System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());//instance1.hashCode=644117698 } } //懒汉式(线程安全，同步代码块) class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { singleton = new Singleton(); } } return singleton; } }
优缺点说明：
- 这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，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 (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 - 结论：
在实际开发中，不能使用这种方式
6、双重检查(Double-check)
public class SingleTest06 { public static void main(String[] args) { Singleton instance = Singleton.getInstance(); Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance1);//true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());//instance.hashCode=644117698 System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());//instance1.hashCode=644117698 } } //双重检查 class Singleton { //volatile 可以让我们的共享变量，一旦有修改值，立马保存到储存里面 //在一定程度上，可以达到同步的效果。 private static volatile Singleton singleton; private Singleton() { } //提供一个静态的公有方法，加入双重检查的代码，解决线程安全问题，同时解决懒加载的问题 //同时保证了效率，推荐使用 public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) {//同步代码块 if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }
优缺点说明：
- 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 (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，也避免的反复进行方法同步. - 线程安全；延迟加载；效率较高
- 结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式
7、静态内部类
public class SingleTest07 { public static void main(String[] args) { Singleton instance = Singleton.getInstance(); Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance1);//true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());//instance.hashCode=644117698 System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());//instance1.hashCode=644117698 } } //静态内部类 class Singleton { private Singleton() { } //写一个静态内部类，该类中有一个静态属性Singleton private static class SingletonInstance { private static final Singleton singleton = new Singleton(); } //提供一个静态的公有方法，直接返回SingletonInstance.singleton public static Singleton getInstance() { return SingletonInstance.singleton; } }
优缺点说明：
- 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
- 结论：推荐使用.
8、枚举
public class SingleTest08 { public static void main(String[] args) { Singleton instance = Singleton.INSTANCE; Singleton instance1 = Singleton.INSTANCE; System.out.println(instance == instance1);//true System.out.println(instance.hashCode());//644117698 System.out.println(instance1.hashCode());//644117698 instance.sayOK();//ok instance1.sayOK();//ok } } //枚举 enum Singleton { INSTANCE;//属性 public void sayOK() { System.out.println("ok"); } }
优缺点说明：
- 这借助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。 - 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
- 结论：推荐使用
单例模式的优点：由于单例模式只产生了一个实例，减少了系统性能的开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过应用在启动时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决。
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，而不是使用new
- 单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、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)
