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设计模式 - 单例设计模式

逆流丶石头 2024-06-19 13:56:19
简介设计模式 - 单例设计模式

所谓类的单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中,对某个类 只能存在一个对象实例,并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。

单例设计模式八种方式

  • 饿汉式(静态常量
  • 饿汉式(静态代码块)
  • 懒汉式(线程不安全)
  • 懒汉式(线程安全,同步方法)
  • 懒汉式(线程安全,同步代码块) 
  • 双重检查
  • 静态内部类
  • 枚举

饿汉式

饿汉式(静态变量)示例代码:

/**
 * 饿汉式,静态变量
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private static Singleton instance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

饿汉式(静态方法) 示例代码:

/**
 * 饿汉式,静态方法
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private static Singleton instance;
    {
        instance = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优点:

这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同 步问题

缺点:

在类装载的时候就完成实例化,没有达到Lazy Loading的效果。如果从始 至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费

结论: 开发中可使用,但是可能造成内存浪费

懒汉式(线程不安全)

示例代码:

/**
 * 懒汉式(线程不安全)
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private static Singleton instance;
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优点:

起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。

缺点:

如果在多线程下,一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及 往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例

结论: 实际开发中,不要使用这种方式

懒汉式(线程安全,同步方法)

示例代码:

/**
 * 懒汉式(线程安全,同步方法)
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private static Singleton instance;
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优点:

解决了线程不安全问题

缺点: 

效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法都要进行 同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例, 直接return就行了。方法进行同步效率太低

结论:  在实际开发中,不推荐使用这种方式

懒汉式(线程不安全,同步代码块) 

示例代码:

/**
 * 懒汉式(线程不安全,同步代码块)
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private static Singleton instance;
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class){
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

缺点:

这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一 致,假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行, 另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例

结论: 在实际开发中,不能使用这种方式

双重检查

/**
 * 双重检查
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private static volatile Singleton instance;
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优点: 

  • Double-Check概念是多线程开发中常使用到的,如代码中所示,我们进行了两 次if (singleton == null)检查,这样就可以保证线程安全了。
  • 实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if (singleton == null), 直接return实例化对象,也避免的反复进行方法同步
  • 线程安全、延迟加载、效率较高

结论: 在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式

静态内部类

示例代码:

/**
 * 静态内部类
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private static class SingletonInstance{
        private final static Singleton instance = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.instance;
    }
}

优点:

  • 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程
  • 静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化 时,调用getInstance方法,才会装载SingletonInstance类,从而完成Singleton的 实例化
  • 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们 保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的
  • 避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高

结论: 推荐使用

枚举

示例代码:

/**
 * 枚举
 */
public enum Singleton {
    instance;
    public void method(){
        // 执行的方法
    }
}

优点:

这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题,而 且还能防止反序列化重新创建新的对象

结论: 推荐使用

风语者!平时喜欢研究各种技术,目前在从事后端开发工作,热爱生活、热爱工作。