单例模式(Singleton Pattern)是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象。
优点
1、在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例(比如管理学院首页页面缓存)。
2、避免对资源的多重占用(比如写文件操作)。
缺点
没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。
实现方式一:懒汉式(线程不安全)
懒汉式:就是用的时候再进行实例化对象。
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
这种实现方式不支持多线程,因为没有同步锁,多线程下不能正常工作。
实现方式二:懒汉式(线程安全)
public class Singleton {
private static Singleton instance;
public static synchronized Singleton getInstance(){
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
可以在多线程环境下使用,但是效率太低。
优点:一个对象初始化一次,节省内存。
缺点:必须用synchronized来维持单例,没效率。
实现方式三:饿汉式(线程安全)
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
因为它作为静态资源,所以在类装载时就被实例化
优点:没有加锁,执行效率会提高。
缺点:类加载时就初始化,浪费内存。
实现方式四:双检锁/双重校验锁DCL(线程安全)
public class Singleton {
private static Singleton instance;
public static Singleton getInstance(){
if (instance == null){
synchronized (Singleton.class){
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。详细了解请点击:Java并发编程 -- 单例模式线程安全问题
实现方式五:登记式/静态内部类(线程安全)
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private static class SingletonHandler{
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHandler.INSTANCE;
}
}
这种方式可以说是恶汉式的变通版,SingletonHandler没有被主动使用的情况下是不会实例化Singleton对象的,所以这样做,既能达到lazy式的加载,又能保证线程安全。
实现方式六:枚举类(线程安全)
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void myMethod() {
System.out.println("enum instance test");
}
}
它不仅能避免多线程同步问题,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。
测试:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
singleton.myMethod();
}
}
enum instance test
总结
不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式,建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时,才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时,可以尝试使用第 6 种枚举方式。