單例模式簡(jiǎn)介：

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模式之一。這種類型的設(shè)計(jì)模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對(duì)象的最佳方式。

這種模式涉及到一個(gè)單一的類，該類負(fù)責(zé)創(chuàng)建自己的對(duì)象，同時(shí)確保只有單個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建。這個(gè)類提供了一種訪問(wèn)其唯一的對(duì)象的方式，可以直接訪問(wèn)，不需要實(shí)例化該類的對(duì)象。

比如Hibernate的SessionFactory，它充當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)源的代理，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建Session對(duì)象。SessionFactory并不是輕量級(jí)的，一般情況下，一個(gè)項(xiàng)目通常只需要一個(gè)SessionFactory就夠，這是就會(huì)使用到單例模式。

單例模式優(yōu)點(diǎn):

• 由于其在內(nèi)存中只有一個(gè)對(duì)象實(shí)例，則節(jié)省內(nèi)存空間
• 能避免頻繁地創(chuàng)建和銷毀對(duì)象，提高性能
• 避免對(duì)共享資源的多重占用，簡(jiǎn)化訪問(wèn)操作，如在進(jìn)行寫文件時(shí)，由于只有一個(gè)實(shí)例對(duì)象，能避免對(duì)同一資源的同時(shí)寫操作
• 為整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn)，優(yōu)化和共享資源訪問(wèn)。

應(yīng)用場(chǎng)景：

單例模式其核心在于在整個(gè)系統(tǒng)中只創(chuàng)建唯一一個(gè)實(shí)例，其應(yīng)用場(chǎng)景主要如下：

• 1.創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過(guò)多或者耗資源過(guò)多，但又經(jīng)常用到的對(duì)象。
  
• 2.需要頻繁實(shí)例化然后銷毀的對(duì)象。如多線程的線程池、網(wǎng)絡(luò)連接池等。
  
• 3.當(dāng)對(duì)象需要被共享的場(chǎng)合。由于單例模式只允許創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，共享該對(duì)象可以節(jié)省內(nèi)存，并加快對(duì)象訪問(wèn)速度。如 Web 中的配置對(duì)象、數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池等。
  
• 4.需要頻繁創(chuàng)建的一些類，使用單例可以降低系統(tǒng)的內(nèi)存壓力，減少 GC。
  
• 5.網(wǎng)站的計(jì)數(shù)器（否則難以同步）
  
• 6.Windows的任務(wù)管理器和回收站。

單例設(shè)計(jì)模式的八種方式:

1、餓漢式（靜態(tài)常量）

應(yīng)用實(shí)例：

• 1.構(gòu)造器私有化（防止new）
• 2.類的內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象
• 3.向外暴露一個(gè)靜態(tài)的公共方法：getInstance
• 4.代碼實(shí)現(xiàn)

public class SingletonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        //測(cè)試
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1=instance1);    //true
        System.out.println("instance1.hsashCode="+instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hsashCode="+instance2.hashCode());
    }
}
//餓漢式顧名思義是饑餓的，因此應(yīng)該開(kāi)始就創(chuàng)建對(duì)象
class Singleton{
    // 1.構(gòu)造器私有化,外部不能new
    private Singleton(){
    }
    // 2.本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
    private final static Singleton instance=new Singleton();
    // 3.提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

• 1、優(yōu)點(diǎn):這種寫法比較簡(jiǎn)單，就是在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化。避免了線程同步問(wèn)題。
  
• 2、缺點(diǎn):在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化，沒(méi)有達(dá)到Lazy Loading 的效果。如果從始至終從未使用過(guò)這個(gè)實(shí)例，則會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)
  
• 3、這種方式基于classloder機(jī)制避免了多線程的同步問(wèn)題，不過(guò)，instance在類裝載時(shí)就實(shí)例化，在單例模式中大多數(shù)都是調(diào)用getInstance方法，但是導(dǎo)致類裝載的原因有很多種，因此不能確定有其他的方式(或者其他的靜態(tài)方法）導(dǎo)致類裝載，這時(shí)候初始化instance就沒(méi)有達(dá)到lazy loading 的效果

結(jié)論:這種單例模式可用，但是可能造成內(nèi)存浪費(fèi)

2、餓漢式（靜態(tài)代碼塊）

class Singleton01{
    // 1.構(gòu)造器私有化,外部不能new
    private Singleton01(){
    }
    // 2.本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
    private  static Singleton01 instance;
    static {  //在靜態(tài)代碼塊中，創(chuàng)建單例對(duì)象
        instance=new Singleton01();
    }
    // 3.提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象
    public static Singleton01 getInstance(){
        return instance;
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明：和上面一樣這種方式和上面的方式其實(shí)類似，只不過(guò)將類實(shí)例化的過(guò)程放在了靜態(tài)代碼塊中，也就是在類裝載的時(shí)候，就執(zhí)行靜態(tài)代碼塊中的代碼，初始化類的實(shí)例。

3、懶漢式（線程不安全）

public class SingletonTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        //測(cè)試
        System.out.println("懶漢式，線程不安全~");
        Singleton03 instance1 = Singleton03.getInstance();
        Singleton03 instance2 = Singleton03.getInstance();
        System.out.println(instance1==instance2);    //true
        System.out.println("instance1.hsashCode="+instance1.hashCode());
        System.out.println("instance2.hsashCode="+instance2.hashCode());
    }
}
//懶漢式顧名思義就是懶，不會(huì)跟餓漢式一樣上來(lái)就創(chuàng)建對(duì)象，而是在需要的時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建，而且是僅創(chuàng)建一次
class Singleton03{
    // 1.構(gòu)造器私有化,外部不能new
    private Singleton03(){
    }
    // 2.本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
    private  static Singleton03 instance;
 
    // 3.提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，當(dāng)使用到該方法時(shí)，才會(huì)去創(chuàng)建instance
    //即懶漢式
    public static Singleton03 getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new Singleton03();
        }
        return instance;
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

• 1、起到了Lazy Loading的效果，但是只能在單線程下使用。
  
• 2、如果在多線程下，一個(gè)線程進(jìn)入了if (singleton == mull)判斷語(yǔ)句塊，還未來(lái)得及往下執(zhí)行，另一個(gè)線程也通過(guò)了這個(gè)判斷語(yǔ)句，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例。所以在多線程環(huán)境下不可使用這種方式
  
• 3、結(jié)論:在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，不要使用這種方式.

4、懶漢式（線程安全，同步方法）

class Singleton04{
    // 1.構(gòu)造器私有化,外部不能new
    private Singleton04(){
    }
    // 2.本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
    private  static Singleton04 instance;
    // 3.提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，加入同步處理的代碼，解決線程安全問(wèn)題
    //即懶漢式
    public static synchronized  Singleton04 getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new Singleton04();
        }
        return instance;
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

• 1、解決了線程安全問(wèn)題
  
• 2、效率太低了，每個(gè)線程在想獲得類的實(shí)例時(shí)候，執(zhí)行g(shù)etInstance()方法都要進(jìn)行同步。而其實(shí)這個(gè)方法只執(zhí)行一次實(shí)例化代碼就夠了，后面的想獲得該類實(shí)例，直接return就行了。方法進(jìn)行同步效率太低
  
• 3、結(jié)論:在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，不推薦使用這種方式

5、懶漢式（線程安全，同步代碼塊）

class Singleton05{
    // 1.構(gòu)造器私有化,外部不能new
    private Singleton05(){
    }
    // 2.本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
    private  static Singleton05 instance;
    // 3.提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，加入同步代碼塊
    public static Singleton05 getInstance(){
        if(instance==null){
          synchronized (Singleton05.class){
              instance=new Singleton05();
          }
        }
        return instance;
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明：

• 1、這種方式，本意是想對(duì)第四種實(shí)現(xiàn)方式的改進(jìn)，因?yàn)榍懊嫱椒椒ㄐ侍停臑橥疆a(chǎn)生實(shí)例化的的代碼塊
  
• 2、但是這種同步并不能起到線程同步的作用。跟第3種實(shí)現(xiàn)方式遇到的情形一致，假如一個(gè)線程進(jìn)入了if (singleton == nul)判斷語(yǔ)句塊，還未來(lái)得及往下執(zhí)行，另一個(gè)線程也通過(guò)了這個(gè)判斷語(yǔ)句，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例

結(jié)論:在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，不能使用這種方式

6、雙重檢查（推薦使用）

//雙重檢查
class Singleton06{
    // 1.構(gòu)造器私有化,外部不能new
    private Singleton06(){
    }
    // 2.本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
    private  static volatile Singleton06 instance;
    // 3.提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，加入雙重檢查代碼,解決線程安全問(wèn)題，同時(shí)解決懶加載問(wèn)題
    public static synchronized Singleton06 getInstance(){
        if(instance==null){
          synchronized (Singleton06.class){
              if(instance==null){
                  instance=new Singleton06();
              }
          }
        }
        return instance;
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明：

• 1、Double-Check 概念是多線程開(kāi)發(fā)中常使用到的，如代碼中所示，我們進(jìn)行了兩次if (singleton==- null)檢查，這樣就可以保證線程安全了。
  
• 2、這樣，實(shí)例化代碼只用執(zhí)行一次，后面再次訪問(wèn)時(shí)，判斷if (singleton ==null)，直接return實(shí)例化對(duì)象，也避免的反復(fù)進(jìn)行方法同步.
  
• 3、線程安全;延遲加載;效率較高
  
• 4、結(jié)論:在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，推薦使用這種單例設(shè)計(jì)模式

為什么一定使用volatile?

在java內(nèi)存模型中，volatile 關(guān)鍵字作用是：

• 保證不同線程對(duì)變量操作的內(nèi)存可見(jiàn)性
• 禁止指令重排序

7、靜態(tài)內(nèi)部類(推薦使用)

//靜態(tài)內(nèi)部類完成，推薦使用
class Singleton07{
    // 1.構(gòu)造器私有化
    private Singleton07(){
    }
    // 2.本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
    private  static volatile Singleton07 instance;
    //寫一個(gè)內(nèi)部靜態(tài)類，該類中有一個(gè)靜態(tài)的屬性
    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton07 INSTANCE=new Singleton07();
    }
    // 3.提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
    public static synchronized Singleton07 getInstance(){
 
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

• 1、這種方式采用了類裝載的機(jī)制來(lái)保證初始化實(shí)例時(shí)只有一個(gè)線程。
• 2、靜態(tài)內(nèi)部類方式在Singleton類被裝載時(shí)并不會(huì)立即實(shí)例化，而是在需要實(shí)例化時(shí)，調(diào)用getInstance方法，才會(huì)裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的實(shí)例化。
  
• 3、類的靜態(tài)屬性只會(huì)在第一次加載類的時(shí)候初始化，所以在這里，JVM幫助我們保證了線程的安全性，在類進(jìn)行初始化時(shí)，別的線程是無(wú)法進(jìn)入的。
  
• 4、優(yōu)點(diǎn):避免了線程不安全，利用靜態(tài)內(nèi)部類特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)延遲加載，效率高

8、枚舉（推薦使用）

public class SingletonTest08 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton08 instance = Singleton08.INSTANCE;
        Singleton08 instance2 = Singleton08.INSTANCE;
        System.out.println(instance==instance2);
 
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
        instance.sayOk();
    }
}
//使用枚舉，可以實(shí)現(xiàn)單例，推薦
enum Singleton08{
    INSTANCE;//屬性
    public void sayOk(){
        System.out.println("ok~");
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

優(yōu)缺點(diǎn)：

• 1、這借助JDK1.5中添加的枚舉來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式。不僅能避免多線程同步問(wèn)題，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象。
  
• 2、這種方式是Effective Java作者Josh Bloch提倡的
• 3、方式結(jié)論:推薦使用

單例模式在JDK應(yīng)用的源碼分析

在我們JDK中，java.lang.Runtime就是經(jīng)典的單例模式(餓漢式)
從以下源碼可以看出：

單例模式注意事項(xiàng)和細(xì)節(jié)說(shuō)明

• 1、單例模式保證了系統(tǒng)內(nèi)存中該類只存在一個(gè)對(duì)象，節(jié)省了系統(tǒng)資源，對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建銷毀的對(duì)象，使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能
  
• 2、當(dāng)想實(shí)例化一個(gè)單例類的時(shí)候，必須要記住使用相應(yīng)的獲取對(duì)象的方法，而不是使用new
• 3、建議不要使用反射進(jìn)行設(shè)計(jì)單例模式，因?yàn)榉瓷淇梢员┝ζ茐膯卫Ｊ?/li>

到此這篇關(guān)于JAVA設(shè)計(jì)模式零基礎(chǔ)解析之單例模式的八種方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 設(shè)計(jì)模式內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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