单例模式（Singleton Pattern）

妖狐艹你老母 2022-01-09 12:57 234阅读 0赞

# 今天讲讲最后一个创建型的设计模式：单例模式 #

单例模式：  
保证全局有且仅有一个对象，不会发生全局存在第二个不同的对象。

实现：  
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。

目的：

防止系统频繁的创建对象和销毁对象

> 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。

单例模式UML图：

![1529236-20190512222259184-1049299408.png][]

## 单例模式的4种实现方式 ##

## 1.懒汉式 ##

代码：

public class SingletonClass {
    
        private static SingletonClass singletonClass;//1
    
        private SingletonClass() {
        //2
        }
    
        private static SingletonClass getSingletonClass() {
        //3
            if (singletonClass == null)
                singletonClass = new SingletonClass();
            return singletonClass;
        }
    }

1.声明一个空对象  
2.将构造方法设置为私有方法，只能在类中自己调用构造方法  
3.声明一个公共方法获取对象  
如果该对象是空的，则创建一个新的对象  
否则直接返回已经生成好的类对象

为什么要叫懒汉模式呢？

因为我们在还没调用getSingletonClass（）方法的时候都，不实例化该对象。  
其实类似的实现（懒加载）出现在很多地方，比如：java对类的加载，调用ArrayList，HashMap等等的构造方法的时候，其实都没有先实例化数据结构，  
而是在add,put方法调用的时候才创建该数据结构

仔细观察，上面的示例是线程不安全的，当两个线程同时执行getSingletonClass()会得到同时产生新的对象。不符合单例模式的设计。

加强版懒汉模式（线程安全）

public class SingletonClass {
    
        private static SingletonClass singletonClass;
    
        private SingletonClass() {
        }
    
        private synchronized static SingletonClass getSingletonClass() {
            if (singletonClass == null)
                singletonClass = new SingletonClass();
            return singletonClass;
        }
    }

通过synchronized 来保证在同一时刻有且只有一个线程能使用该方法。

但是也存在线程间的阻塞，上下文切换开销较大的问题。

> 补充知识：  
> synchronized修饰方法时：  
> 修饰static方法：static的方法是属于类方法。那么static获取到的锁，是属于类的锁  
> 修饰非static方法：获取到的锁是属于调用该方法的对象锁

为什么要使用static，

我认为是因为单例的实例是属于类的属性（存储在方法区（元空间）），而不是属于对象的属性。

是不需要实例化该对象就能获得该对象。（好像没有表达清楚..）

## 2.饿汉式 ##

1 public class Singleton1 {
     2     private static Singleton1 instance = new Singleton1();
     3 
     4     private Singleton1() {
     5     }
     6 
     7     public static Singleton1 getInstance() {
     8         return instance;
     9     }
    10 }

为什么要叫饿汉模式呢？

因为他没有等到调用对象方法，就已经把对象初始化了。

代码其实与懒汉模式相差不大，只是将单例的初始化放到了类的加载阶段。

这样实现是线程安全的，因为在类的加载阶段就已经实例化了。

通过前面对jvm的学习，我们知道类的加载只会执行一次（双亲委派模型（一个类在jvm中只会被一个类加载器加载一次））

当然缺点就是没有对实例进行懒加载。

饿汉模式是单例模式使用最高频率的实现方法

## 3.双检锁/双重校验锁 ##

代码

1 public class Singleton {  
     2     private volatile static Singleton singleton;  
     3     private Singleton (){}  
     4     public static Singleton getSingleton() {  
     5     if (singleton == null) {  
     6         synchronized (Singleton.class) {  
     7         if (singleton == null) {  
     8             singleton = new Singleton();  
     9         }  
    10         }  
    11     }  
    12     return singleton;  
    13     }  
    14 }

这是对懒汉模式的加强版，将线程的阻塞放到了校验第二层中，大大提升了程序的执行效率。

首先使用volatile 修饰对象实例，保证可见性。

第一重校验就是校验该对象是否为空，如果不为空则返回单例。

否则进行第二重校验，使用sychronized来锁住该类，判断是否需要加载该对象。

通过两重校验+volatile 单例（线程间可见），大大减少了阻塞的线程数目，提高线程效率。同时他也保留了懒汉模式的懒加载单例的优点。

这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

## 4.登记式/静态内部类 ##

代码

1 public class Singleton {  
    2     private static class SingletonHolder {  
    3     private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    4     }  
    5     private Singleton (){}  
    6     public static final Singleton getInstance() {  
    7     return SingletonHolder.INSTANCE;  
    8     }  
    9 }

我还没研究清楚是咋回事..

> 这种模式是饿汉模式的升级版，是线程安全的。同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟饿汉方式不同的是：汉方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。
> 
> 能达到双检锁方式一样的功效，实现更简单。
> 
> 对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
> 
> 因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。
> 
> 想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。
> 
> 这个时候，这种方式相比饿汉方式就显得很合理。

优点：线程安全，效率高，懒加载

总结：

> **经验之谈：一般情况下，不建议使用懒汉方式，建议使用饿汉方式。**
> 
> **只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用登记方式。**
> 
> **如果有其他特殊的需求，可以考虑使用双检锁方式。**

转载于:https://www.cnblogs.com/Gang-Bryant/p/10854156.html

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