设计模式4-单例模式

亦凉 2022-04-12 04:44 161阅读 0赞

保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该全局访问点

## 单例优缺点 ##

**优点：**

*  在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
 *  单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
 *  提供了对唯一实例的受控访问。
 *  由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以 节约系统资源，当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
 *  允许可变数目的实例。
 *  避免对共享资源的多重占用。

**缺点：**

*  不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
 *  由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
 *  单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
 *  滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

## 单例创建方式 ##

### **1.饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。** ###

/** 
 * Title: Singleton1 
 * Description: 饿汉式：类初始化的时候，就会创建好对象，天生线程安全，效率比较高，如果不使用的时候，会浪费内存 
 * @author robbieliu 
 * @date 2018年11月26日 下午9:53:21
 */
 public class Singleton1 {
 
 	private static final Singleton1 singleton = new Singleton1();
 	
 	private Singleton1() {
 		System.out.println("对象创建...");
 	}
 	
 	/**
 	 * 不存在线程安全问题
 	 * @return
 	 */
 	public static Singleton1 getInstance() {
 		System.out.println("getInstance...");
 		return singleton;
 	}
 	
 	public static void main(String[] args) {
 		Singleton1 instance = Singleton1.getInstance();
 		Singleton1 instance2 = Singleton1.getInstance();
 		System.out.println(instance == instance2);
 	}
 	
 }

### **2.懒汉式: 类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。** ###

/** 
 * Title: Singleton1 
 * Description: 懒汉式：类初始化时，不会创建该对象，真正需要使用的时候才会创建该对象（懒加载，省内存），天生线程不安全，要解决线程安全问题，所以效率比较低。 
 * @author robbieliu 
 * @date 2018年11月26日 下午9:53:21
 */
 public class Singleton2 {
 
 	private static Singleton2 singleton;
 	
 	private Singleton2() {
 		System.out.println("对象创建...");
 	}
 	
 	/**
 	 * 存在线程安全问题，多线程有可能创建多个对象
 	 * @return
 	 */
 	public static synchronized Singleton2 getInstance() {
 		System.out.println("getInstance...");
 		if (singleton == null) {
 			singleton = new Singleton2();
 		}
 		return singleton;
 	}
 	
 	public static void main(String[] args) {
 		Singleton2 instance = Singleton2.getInstance();
 		Singleton2 instance2 = Singleton2.getInstance();
 		System.out.println(instance == instance2);
 	}
 	
 }

### 3、静态内部类方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。 ###

3.1、静态内部类饿汉式

/** 
 * Title: Singleton3 
 * Description: 静态内部类方式： 
 * 饿汉式 优点：天生线程安全，执行效率高	缺点：如果不使用该对象的时候，浪费内存、没有延懒加载 
 * 懒汉式 优点：占内存小、具有懒加载功能	缺点：线程不安全，枷锁后执行效率变低、阻塞、等待 
 * 
 * 静态内部类方式结合懒汉式和饿汉式优点：具备懒加载、天生线程安全
 * @author liuwq 
 * @date 2018年11月26日 下午9:53:21
 */
 public class Singleton3 {
 
 	private Singleton3() {
 		System.out.println("对象创建...");
 	}
 	
 	/**
 	 * 静态内部类在什么时候初始化，需要外部内调用内部类才会.
 	 */
 	static class SingletonClassInstance {
 		private static Singleton3 singleton = new Singleton3();
 	}
 	
 	public static Singleton3 getInstance() {
 		return SingletonClassInstance.singleton;
 	}
 	
 	public static void main(String[] args) {
 		Singleton3 singleton = Singleton3.getInstance();
 		Singleton3 singleton2 = Singleton3.getInstance();
 		System.out.println(singleton == singleton2);
 	}
 	
 }

3.2、静态内部类懒汉式

/** 
 * Title: Singleton3 
 * Description: 静态内部类方式： 
 * 饿汉式 优点：天生线程安全，执行效率高	缺点：如果不使用该对象的时候，浪费内存、没有延懒加载 
 * 懒汉式 优点：占内存小、具有懒加载功能	缺点：线程不安全，枷锁后执行效率变低、阻塞、等待 
 * 
 * 静态内部类方式结合懒汉式和饿汉式优点：具备懒加载、天生线程安全
 * @author liuwq 
 * @date 2018年11月26日 下午9:53:21
 */
 public class Singleton3 {
 
 	private Singleton3() {
 		System.out.println("对象创建...");
 	}
 	
 	/**
 	 * 静态内部类在什么时候初始化，需要外部内调用内部类才会.
 	 */
 	static class SingletonClassInstance {
 		private static Singleton3 singleton;
 static {
 singleton = new Singleton3();
 Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
 public void run() {
 pool.destory();
 }
 });
 }
 	}
 	
 	public static Singleton3 getInstance() {
 		return SingletonClassInstance.singleton;
 	}
 	
 	public static void main(String[] args) {
 		Singleton3 singleton = Singleton3.getInstance();
 		Singleton3 singleton2 = Singleton3.getInstance();
 		System.out.println(singleton == singleton2);
 	}
 	
 }

### 4.枚举单例: 使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞， 缺点没有延迟加载。 ###

/** 
 * Title: Singleton1 
 * Description: 枚举单例 
 * @author robbieliu 
 * @date 2018年11月26日 下午9:53:21
 */
 public class Singleton4 {
 
 	private Singleton4() {
 		System.out.println("对象创建...");
 	}
 	
 	static enum SingletonEnumInstance {
 		INSTANCE;
 		private Singleton4 singleton;
 		
 		// 只会执行一次
 		private SingletonEnumInstance() {
 			singleton = new Singleton4();
 		}
 		
 		public Singleton4 getInstance() {
 			return singleton;
 		}
 	}
 	
 	public static Singleton4 getInstance() {
 		return SingletonEnumInstance.INSTANCE.getInstance();
 	}
 	
 	public static void main(String[] args) {
 		Singleton4 instance = Singleton4.getInstance();
 		Singleton4 instance2 = Singleton4.getInstance();
 		System.out.println(instance == instance2);
 	}
 	
 }

5.双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用)

/** 
 * Title: Singleton1 
 * Description:双重检查锁单例： 
 * @author liuwq 
 * @date 2018年11月26日 下午9:53:21
 */
 public class Singleton5 {
 
 	// volatile禁止重排序
 	private static volatile Singleton5 singleton;
 	
 	private Singleton5() {
 		System.out.println("对象创建...");
 	}
 	
 	/**
 	 * 存在线程安全问题，多线程有可能创建多个对象
 	 * @return
 	 */
 	public static Singleton5 getInstance() {
 		System.out.println("getInstance...");
 		if (singleton == null) {
 			synchronized (Singleton5.class) {
 				if (singleton == null) {
 					singleton = new Singleton5();
 				}
 			}
 		}
 		return singleton;
 	}
 	
 	public static void main(String[] args) {
 		Singleton2 instance = Singleton2.getInstance();
 		Singleton2 instance2 = Singleton2.getInstance();
 		System.out.println(instance == instance2);
 	}
 	
 }

### 单例防止反射漏洞攻击 ###

在构造函数中，只能允许初始化化一次即可。

private static boolean flag = false;
    
    	private SingletonDemo04() {
    
    		if (!flag) {
    			flag = true;
    		} else {
    			throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
    		}
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    
    	}

### 如何选择单例创建方式 ###

如果不需要延迟加载单例，可以使用枚举或者饿汉式，相对来说枚举性好于饿汉式。

如果需要延迟加载，可以使用静态内部类或者懒汉式，相对来说静态内部类好于懒韩式。

最好使用饿汉式