简易理解设计模式之：单例模式——单例模式的几种常用写法

ゝ一世哀愁。 2023-10-07 11:51 71阅读 0赞

**介绍：**

> 单例模式是一种创建型模式。它保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

类图：  
![单例模式UML类图.png][UML_.png]  
Singleton（单例类）：定义一个getInstance操作，允许客户访问它的唯一实例，getInstance是一个静态方法，主要负责创建自己的唯一实例。

**用法：**  
•　确保某个类有且只有一个对象时。

**个人理解：**  
•　创建一个对象需要消耗过多资源时（IO操作、访问数据库等）  
•　工具类、帮助类（ 应用程序的日志应用、接入第三方SDK等）  
•　频繁实例化然后销毁的对象（日志、网络访问等）

**例子：**  
单例模式是最常用的一个设计模式，常见的写法有几种：饿汉式、懒汉式、懒汉式同步锁、双重校验锁、静态内部类的单例模式。

1、饿汉式（线程安全、没有懒加载）

public class Singleton{
        
        private static Singleton instance = new Singleton();
        private Singleton(){
        }
    
        public static Singleton getInstance(){
        
            return instance;
        }
    }

特点：直接在应用加载时初始化，但会浪费内存。  
解析：在类初始化时已经初始化实例，线程安全的。

2、懒汉式（线程不安去，有懒加载）

public class Singleton{
        
        private static Singleton instance = null;
        private Singleton(){
        }
    
        public static Singleton getInstance(){
        
            if(null == instance){
        
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    
    }

特点：单例的初始化操作，延迟到需要的时候才进行，但线程不安全。  
解析：在调用getInstance()方法时才实例化，达到延迟加载的效果。

3、懒汉式同步锁（线程安全，有懒加载）

public class Singleton {
        
        private static Singleton instance = null;
        private Singleton(){
        }
     
        public static Singleton getInstance() {
        
            synchronized (Singleton.class) {
        
                if (instance == null) {
        
                    instance = new Singleton();
                }
            }
            return instance;
        }
    
    }

特点：使用同步锁synchronized保证多线程情况下单例对象的唯一性，但很多不必要的同步会影响性能。  
解析：synchronized会造成不必要的同步开销，很多情况也不需要同步，不推荐使用。

4、双重校验锁（线程安全，有懒加载）

public class Singleton {
        
        private static volatile Singleton instance = null;
        private Singleton(){
        }
     
        public static Singleton getInstance() {
        
            if (instance == null) {
          //此处避免了不必要的同步
                synchronized (Singleton.class) {
        
                    if (instance == null) {
        
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
     
            return instance;
        }
    }

特点：线程安全，避免了不必要的同步，但高并发环境下小概率会有DCL失效问题。  
解析：instance = new Singleton();语句，大概做了3件事情：  
(1)、给Singleton的实例分配内存  
(2)、调用Singleton()的构造函数  
(3)、将instance对象指向分配的内存空间（instance不是null了）

但由于java编译器允许处理器乱序执行，执行顺序可能是 (1)-(2)-(3)或者(1)-(3)-(2)。如果是后者情况，切换到另外的线程中，instance已经不是null了，线程B直接取走instance，再使用时就会出错，这就是DCL失效的问题了。

5、静态内部类的单例模式（线程安全，有懒加载）

public class Singleton{
        
    
        private Singleton(){
        }
    
        public static Singleton newInstance(){
        
            return SingletonHolder.instance;
        }
    
        //内部类，在装载该内部类时才会去创建单例对象
        private static class SingletonHolder{
        
            public static Singleton instance = new Singleton();
        }
    
    }

特点：懒加载的同时保证线程安全，推荐使用  
解析：为什么会线程安全？类的构造器()方法在多线程环境中被正确地加载，同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只有一个线程去执行这个类的，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行（）方法完毕。

**总结：**  
上述几种做法已经满足了绝大部分的需求，还有一些其它做法可以参考其它资料哈。

另外，单例模式需要注意内存泄漏的问题，当一个对象已经不需要再使用本该被回收时，另外一个正在使用的对象持有它的引用从而导致它不能被回收，产生了内存泄漏。

感谢您的阅读~

###### 推荐阅读 ######

> **基础篇：**  
> [设计模式前篇之——UML类图必会知识点][UML]  
> [设计模式前篇之——一起过一下面向对象的概念][Link 1]  
> **创建型模式：**  
> [简易理解设计模式之：简单工厂模式——来试试接入支付功能][Link 2]  
> [简易理解设计模式之：工厂方法模式——数据存储例子][Link 3]  
> [简易理解设计模式之：抽象工厂模式——更换数据库例子][Link 4]  
> [简易理解设计模式之：建造者模式——学习使用“链式调用”][Link 5]  
> [简易理解设计模式之：原型模式——深、浅拷贝的概念][Link 6]  
> [简易理解设计模式之：单例模式——单例模式的几种常用写法][Link 7]  
> **结构型模式：**  
> [简易理解设计模式之：适配器模式——Android列表视图控件设计方式][Android]  
> [简易理解设计模式之：桥接模式——穿衣服经典案例2][2]  
> [简易理解设计模式之：组合模式——实现View中的树状结构][View]  
> [简易理解设计模式之：装饰模式——穿衣服经典案例][Link 8]  
> [简易理解设计模式之：外观模式——第三方SDK的帮助类][SDK]  
> [简易理解设计模式之：享元模式——五子棋游戏例子][Link 9]  
> [简易理解设计模式之：代理模式——iOS视图控件设计方式][iOS]  
> **行为型模式：**  
> [简易理解设计模式之：策略模式——优化一下支付功能][Link 10]  
> [简易理解设计模式之：模板方法模式——Android中的BaseActivity基类][Android_BaseActivity]  
> [简易理解设计模式之：观察者模式——监听与回调][Link 11]  
> [简易理解设计模式之：状态模式——优化登录操作][Link 12]  
> [简易理解设计模式之：备忘录模式——Word文档的工作原理][Word]  
> [简易理解设计模式之：迭代器模式——遍历对象的好帮手][Link 13]  
> [简易理解设计模式之：命令模式——实现命令的参数化配置][Link 14]  
> [简易理解设计模式之：责任链模式——OA中请假流程示例][OA]  
> [简易理解设计模式之：中介者模式——多人聊天室例子][Link 15]  
> [简易理解设计模式之：解释器模式——语言和文法][Link 15]  
> [简易理解设计模式之：访问者模式——员工考核例子][Link 16]

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[UML]: https://blog.csdn.net/qq_15719613/article/details/105149648
[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_15719613/article/details/105156608
[Link 2]: https://blog.csdn.net/qq_15719613/article/details/105150076
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[Link 4]: https://blog.csdn.net/qq_15719613/article/details/105150355
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[Link 14]: https://blog.csdn.net/qq_15719613/article/details/105158507
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[Link 15]: https://blog.csdn.net/qq_15719613/article/details/105158622
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