单例模式的创建方式

本是古典何须时尚 2024-04-18 15:40 89阅读 0赞

## 什么是单例模式 ##

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建单一对象的方式。

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。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

## 介绍 ##

**意图：**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。

**主要解决：**一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

**何时使用：**当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

**如何解决：**判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

**关键代码：**构造函数是私有的。

**应用实例：**

*  1、一个班级只有一个班主任。
 *  2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
 *  3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

**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。

**使用场景：**

*  1、要求生产唯一序列号。
 *  2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
 *  3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

**注意事项：**getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

## 单例的创建方式： ##

1、饿汉式：类初始化的时候，会立即加载该对象，线程天生安全，调用效率高。

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去创建该对象，具备懒加载功能。

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。

4、枚举单例：使用枚举实现单例模式，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，缺点是没有延迟加载。

5、双重检测方式（因为JVM本身重排序的原因，可能会出现多次的初始化）

## 示例： ##

### 1、饿汉式 ###

//饿汉式
    public class SingletonDemo01 {
        // 类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高
        private static SingletonDemo01 singletonDemo01 = new SingletonDemo01();
     
        private SingletonDemo01() {
            System.out.println("SingletonDemo01初始化");
        }
     
        public static SingletonDemo01 getInstance() {
            System.out.println("getInstance");
            return singletonDemo01;
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            SingletonDemo01 s1 = SingletonDemo01.getInstance();
            SingletonDemo01 s2 = SingletonDemo01.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
     
    }

###    2、懒汉式 ###

//懒汉式
    public class SingletonDemo02 {
     
        //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。
        private static SingletonDemo02 singletonDemo02;
     
        private SingletonDemo02() {
       
        }
     
        public synchronized static SingletonDemo02 getInstance() {
            if (singletonDemo02 == null) {
                singletonDemo02 = new SingletonDemo02();
            }
            return singletonDemo02;
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            SingletonDemo02 s1 = SingletonDemo02.getInstance();
            SingletonDemo02 s2 = SingletonDemo02.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
     
    }

###    3、静态内部类 ###

public class SingletonDemo03 {
        private SingletonDemo03() {
               System.out.println("初始化..");
        }
     
        public static class SingletonClassInstance {
            private static final SingletonDemo03 singletonDemo03 = new SingletonDemo03();
        }
     
        // 方法没有同步
        public static SingletonDemo03 getInstance() {
            System.out.println("getInstance");
            return SingletonClassInstance.singletonDemo03;
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            SingletonDemo03 s1 = SingletonDemo03.getInstance();
            SingletonDemo03 s2 = SingletonDemo03.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    }

*优势：兼顾了懒汉模式的内存优化（使用时才初始化）以及饿汉模式的安全性（不会被反射入侵）。*

*劣势：需要两个类去做到这一点，虽然不会创建静态内部类的对象，但是其 Class 对象还是会被创建，而且是属于永久带的对象。*

### 4、枚举 ###

public class User {
        public static User getInstance() {
            return SingletonDemo04.INSTANCE.getInstance();
        }
     
        private static enum SingletonDemo04 {
            INSTANCE;
            // 枚举元素为单例
            private User user;
     
            private SingletonDemo04() {
                .out.println("SingletonDemo04");
                user = new User();
            }
     
            public User getInstance() {
                return user;
            }
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            User u1 = User.getInstance();
            User u2 = User.getInstance();
            System.out.println(u1 == u2);
        }
    }

### 5、双重检测锁 ###

public class SingletonDemo04 {
        private SingletonDemo04 singletonDemo04;
     
        private SingletonDemo04() {
     
        }
     
        public SingletonDemo04 getInstance() {
            if (singletonDemo04 == null) {
                synchronized (this) {
                    if (singletonDemo04 == null) {
                        singletonDemo04 = new SingletonDemo04();
                    }
                }
            }
            return singletonDemo04;
        }
     
    }

**单例防止反射攻击**：在构造函数中，只能允许初始化一次即可

private static boolean flag = false;
     
        private SingletonDemo04() {
     
            if (flag == false) {
                flag = !flag;
            } else {
                throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
            }
        }