java編程創(chuàng)建型設(shè)計模式單例模式的七種示例
1.什么是單例模式？
所謂類的單例設(shè)計模式，就是采取一定的方法保證在整個的軟件系統(tǒng)中，對某個類只能存在一個對象實(shí)例，并且該類只提供一個取得其對象實(shí)例的方法(靜態(tài)方法)。
比如Hibernate的 SessionFactory，它充當(dāng)數(shù)據(jù)存儲源的代理，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建Session對象。SessionFactory并不是輕量級的，一般情況下，一個項(xiàng)目通常只需要一個SessionFactory就夠，這是就會使用到單例模式。
這篇文章中，我將給出單例模式的七種寫法：
- 餓漢式（靜態(tài)常量）
- 餓漢式（靜態(tài)代碼塊）
- 懶漢式（線程不安全）
- 懶漢式（線程安全，同步方法）
- 雙重校驗(yàn)鎖
- 靜態(tài)內(nèi)部類
- 枚舉
以上七種寫法中標(biāo)紅的是推薦使用的，如果說你能保證你的程序中單例類的實(shí)例一定會使用到，那么餓漢式也是推薦使用的。
2.七種寫法
2.1 餓漢式（靜態(tài)常量）
package com.szh.singleton.type1;
/**
* 餓漢式(靜態(tài)變量)
*/
class Singleton {
// 本類內(nèi)部創(chuàng)建對象實(shí)例
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
// 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對象
private Singleton() {}
// 提供一個公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對象
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
public class SingletonTest01 {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(singleton1 == singleton2);
System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
}
}優(yōu)缺點(diǎn)說明：
優(yōu)點(diǎn): 這種寫法比較簡單，就是在類裝載的時候就完成實(shí)例化。避免了線程同步問題。
缺點(diǎn): 在類裝載的時候就完成實(shí)例化，沒有達(dá)到Lazy Loading 的效果。如果從始至終從未使用過這個實(shí)例，則會造成內(nèi)存的浪費(fèi)。
這種方式基于classloder機(jī)制避免了多線程的同步問題，不過，instance在類裝載時就實(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，這時候初始化 instance就沒有達(dá)到lazy loading 的效果。
結(jié)論:這種單例模式可用，可能造成內(nèi)存浪費(fèi)。
2.2 餓漢式（靜態(tài)代碼塊）
package com.szh.singleton.type2;
/**
* 餓漢式(靜態(tài)代碼塊)
*/
class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE;
// 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對象
private Singleton() {}
// 靜態(tài)代碼塊, 完成對象的實(shí)例創(chuàng)建
static {
INSTANCE = new Singleton();
}
// 提供一個公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對象
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
public class SingletonTest02 {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(singleton1 == singleton2);
System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
}
}優(yōu)缺點(diǎn)說明：
這種方式和第一種方式其實(shí)類似，只不過將類實(shí)例化的過程放在了靜態(tài)代碼塊中，也是在類裝載的時候，就執(zhí)行靜態(tài)代碼塊中的代碼，初始化類的實(shí)例。優(yōu)缺點(diǎn)和上面是一樣的。
結(jié)論:這種單例模式可用，但是可能造成內(nèi)存浪費(fèi)。
2.3 懶漢式（線程不安全）
package com.szh.singleton.type3;
import java.util.Objects;
/**
* 懶漢式(線程不安全)
*/
class Singleton {
private static Singleton instance;
// 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對象
private Singleton() {}
// 提供一個公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對象
public static Singleton getInstance() {
if (Objects.isNull(instance)) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
public class SingletonTest03 {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(singleton1 == singleton2);
System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
}
}優(yōu)缺點(diǎn)說明：
起到了Lazy Loading 的效果，但是只能在單線程下使用。
如果在多線程下，一個線程進(jìn)入了if (singleton== null)判斷語句塊，還未來得及往下執(zhí)行，另一個線程也通過了這個判斷語句，這時便會產(chǎn)生多個實(shí)例。所以在多線程環(huán)境下不可使用這種方式。
結(jié)論: 在實(shí)際開發(fā)中，不要使用這種方式。
2.4 懶漢式（線程安全，同步方法）
package com.szh.singleton.type4;
import java.util.Objects;
/**
* 懶漢式(線程安全, 雙重校驗(yàn)鎖)
*/
class Singleton {
private static Singleton instance;
// 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對象
private Singleton() {}
// 提供一個公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對象
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (Objects.isNull(instance)) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
public class SingletonTest04 {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(singleton1 == singleton2);
System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
}
}優(yōu)缺點(diǎn)說明：
解決了線程安全問題。
效率太低了，每個線程在想獲得類的實(shí)例時候，執(zhí)行g(shù)etInstance()方法都要進(jìn)行同步。而其實(shí)這個方法只執(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。
結(jié)論: 在實(shí)際開發(fā)中，不推薦使用這種方式。
2.5 雙重校驗(yàn)鎖
package com.szh.singleton.type5;
import java.util.Objects;
/**
* 懶漢式(線程安全)
*/
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
// 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對象
private Singleton() {}
// 提供一個公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對象
public static Singleton getInstance() {
if (Objects.isNull(instance)) {
synchronized (Singleton.class) {
if (Objects.isNull(instance)) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
public class SingletonTest05 {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(singleton1 == singleton2);
System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
}
}優(yōu)缺點(diǎn)說明：
Double-Check概念是多線程開發(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。
這樣，實(shí)例化代碼只用執(zhí)行一次，后面再次訪問時，判斷if(singleton == null)，直接return 實(shí)例化對象，也避免的反復(fù)進(jìn)行方法同步。
線程安全;延遲加載;效率較高。
結(jié)論: 在實(shí)際開發(fā)中，推薦使用這種單例設(shè)計模式。
2.6 靜態(tài)內(nèi)部類
package com.szh.singleton.type6;
import java.util.Objects;
/**
* 靜態(tài)內(nèi)部類
*/
class Singleton {
// 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對象
private Singleton() {}
// 定義靜態(tài)內(nèi)部類
private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
// 提供一個公有的靜態(tài)方法，返回靜態(tài)內(nèi)部類中的實(shí)例對象
public static Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
public class SingletonTest06 {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(singleton1 == singleton2);
System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
}
}優(yōu)缺點(diǎn)說明：
這種方式采用了類裝載機(jī)制來保證初始化實(shí)例時只有一個線程。
靜態(tài)內(nèi)部類方式在Singleton類被裝載時并不會立即實(shí)例化，而是在需要實(shí)例化時，調(diào)用getInstance方法，才會裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的實(shí)例化。
類的靜態(tài)屬性只會在第一次加載類的時候初始化，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，別的線程是無法進(jìn)入的。
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。
結(jié)論: 推薦使用。
2.7 枚舉
package com.szh.singleton.type7;
/**
* 枚舉
*/
enum Singleton {
INSTANCE;
}
public class SingletonTest07 {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton1 = Singleton.INSTANCE;
Singleton singleton2 = Singleton.INSTANCE;
System.out.println(singleton1 == singleton2);
System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
}
}優(yōu)缺點(diǎn)說明：
借助JDK1.5中添加的枚舉來實(shí)現(xiàn)單例模式。不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對象。
這種方式是Effective Java作者Josh Bloch提倡的方式。
結(jié)論: 推薦使用。
3.單例模式在JDK中的應(yīng)用（簡單的源碼分析）
我們可以看一下有一個類叫 Runtime，位于java.lang包下的。
從這個類的源碼中可以看到，它首先是創(chuàng)建了一個私有的本類實(shí)例對象，然后最下面就是構(gòu)造方法私有化，中間的公共方法則是提供給外部的，外部類可以通過這個方法來獲取到Runtime這個類的實(shí)例對象。這不就是我們上面所說的單例模式嗎？這里它采用的是餓漢式寫法。
4.單例模式總結(jié)
單例模式保證了系統(tǒng)內(nèi)存中該類只存在一個對象，節(jié)省了系統(tǒng)資源，對于一些需要頻繁創(chuàng)建銷毀的對象，使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能。
當(dāng)想實(shí)例化一個單例類的時候，必須要記住使用相應(yīng)的獲取對象的方法，而不是使用new。
單例模式使用的場景:需要頻繁的進(jìn)行創(chuàng)建和銷毀的對象、創(chuàng)建對象時耗時過多或耗費(fèi)資源過多(即: 重量級對象)，但又經(jīng)常用到的對象、工具類對象、頻繁訪問數(shù)據(jù)庫或文件的對象(比如數(shù)據(jù)源、session 工廠等)。
以上就是java編程創(chuàng)建型設(shè)計模式單例模式的七種寫法示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java創(chuàng)建型設(shè)計模式單例模式的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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