设计模式之单例模式

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1.单例模式定义

java中单例模式定义：“一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。”

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。

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。

2.单例模式的多种实现

2.1 恶汉模式

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

饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的 优点：没有加锁，执行效率会提高。 缺点：类加载时就初始化，浪费内存。

2.2 懒汉模式

2.2.1 懒汉线程不安全

/** * 懒汉 有线程安全问题 */ public class LazySingleton { private static LazySingleton sig_instance=null; private LazySingleton(){} public static LazySingleton getInstance(){ if(sig_instance==null){ sig_instance = new LazySingleton(); } return sig_instance; } }

2.2.2 懒汉线程安全

通过加锁实现线程安全

public static synchronized Singleton getInstance() { if (single == null) { single = new Singleton(); } return single; }

优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。 缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。 getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

2.2.2 双重检查锁定

public class Singleton { private volatile static Singleton singleton; private Singleton (){} public static Singleton getSingleton() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }

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

2.3 静态内部类

public class Singleton { private Singleton (){} private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static final Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } }

这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance

2.4 枚举法

public enum Singleton { INSTANCE; public void whateverMethod() { } }

描述：这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。 这种方式是 Effective Java 作者 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。 不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

3. 总结

一般情况下，建议使用饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用静态内部类方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用双检锁方式。