單例模式簡介：
單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種類型的設計模式屬于創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。
這種模式涉及到一個單一的類，該類負責創建自己的對象，同時確保只有單個對象被創建。這個類提供了一種訪問其唯一的對象的方式，可以直接訪問，不需要實例化該類的對象。
比如Hibernate的SessionFactory，它充當數據存儲源的代理，并負責創建Session對象。SessionFactory并不是輕量級的，一般情況下，一個項目通常只需要一個SessionFactory就夠，這是就會使用到單例模式。
單例模式優點:
- 由于其在內存中只有一個對象實例，則節省內存空間
- 能避免頻繁地創建和銷毀對象，提高性能
- 避免對共享資源的多重占用，簡化訪問操作，如在進行寫文件時，由于只有一個實例對象，能避免對同一資源的同時寫操作
- 為整個系統提供一個全局訪問點，優化和共享資源訪問。
應用場景：
單例模式其核心在于在整個系統中只創建唯一一個實例，其應用場景主要如下：
- 1.創建對象時耗時過多或者耗資源過多，但又經常用到的對象。
- 2.需要頻繁實例化然后銷毀的對象。如多線程的線程池、網絡連接池等。
- 3.當對象需要被共享的場合。由于單例模式只允許創建一個對象，共享該對象可以節省內存，并加快對象訪問速度。如 Web 中的配置對象、數據庫的連接池等。
- 4.需要頻繁創建的一些類，使用單例可以降低系統的內存壓力，減少 GC。
- 5.網站的計數器（否則難以同步）
- 6.Windows的任務管理器和回收站。
單例設計模式的八種方式:
1、餓漢式（靜態常量）
應用實例：
- 1.構造器私有化（防止new）
- 2.類的內部創建對象
- 3.向外暴露一個靜態的公共方法：getInstance
- 4.代碼實現
public class SingletonTest01 {
public static void main(String[] args) {
//測試
Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance1=instance1); //true
System.out.println("instance1.hsashCode="+instance1.hashCode());
System.out.println("instance2.hsashCode="+instance2.hashCode());
}
}
//餓漢式顧名思義是饑餓的，因此應該開始就創建對象
class Singleton{
// 1.構造器私有化,外部不能new
private Singleton(){
}
// 2.本類內部創建對象實例
private final static Singleton instance=new Singleton();
// 3.提供一個公有的靜態方法，返回實例對象
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
運行結果：
優缺點說明:
- 1、優點:這種寫法比較簡單，就是在類裝載的時候就完成實例化。避免了線程同步問題。
- 2、缺點:在類裝載的時候就完成實例化，沒有達到Lazy Loading 的效果。如果從始至終從未使用過這個實例，則會造成內存的浪費
- 3、這種方式基于classloder機制避免了多線程的同步問題，不過，instance在類裝載時就實例化，在單例模式中大多數都是調用getInstance方法，但是導致類裝載的原因有很多種，因此不能確定有其他的方式(或者其他的靜態方法）導致類裝載，這時候初始化instance就沒有達到lazy loading 的效果
結論:這種單例模式可用，但是可能造成內存浪費
2、餓漢式（靜態代碼塊）
class Singleton01{
// 1.構造器私有化,外部不能new
private Singleton01(){
}
// 2.本類內部創建對象實例
private static Singleton01 instance;
static { //在靜態代碼塊中，創建單例對象
instance=new Singleton01();
}
// 3.提供一個公有的靜態方法，返回實例對象
public static Singleton01 getInstance(){
return instance;
}
}
優缺點說明：和上面一樣這種方式和上面的方式其實類似，只不過將類實例化的過程放在了靜態代碼塊中，也就是在類裝載的時候，就執行靜態代碼塊中的代碼，初始化類的實例。
3、懶漢式（線程不安全）
public class SingletonTest03 {
public static void main(String[] args) {
//測試
System.out.println("懶漢式，線程不安全~");
Singleton03 instance1 = Singleton03.getInstance();
Singleton03 instance2 = Singleton03.getInstance();
System.out.println(instance1==instance2); //true
System.out.println("instance1.hsashCode="+instance1.hashCode());
System.out.println("instance2.hsashCode="+instance2.hashCode());
}
}
//懶漢式顧名思義就是懶，不會跟餓漢式一樣上來就創建對象，而是在需要的時候才會創建，而且是僅創建一次
class Singleton03{
// 1.構造器私有化,外部不能new
private Singleton03(){
}
// 2.本類內部創建對象實例
private static Singleton03 instance;
// 3.提供一個公有的靜態方法，當使用到該方法時，才會去創建instance
//即懶漢式
public static Singleton03 getInstance(){
if(instance==null){
instance=new Singleton03();
}
return instance;
}
}
運行結果：
優缺點說明:
- 1、起到了Lazy Loading的效果，但是只能在單線程下使用。
- 2、如果在多線程下，一個線程進入了if (singleton == mull)判斷語句塊，還未來得及往下執行，另一個線程也通過了這個判斷語句，這時便會產生多個實例。所以在多線程環境下不可使用這種方式
- 3、結論:在實際開發中，不要使用這種方式.
4、懶漢式（線程安全，同步方法）
class Singleton04{
// 1.構造器私有化,外部不能new
private Singleton04(){
}
// 2.本類內部創建對象實例
private static Singleton04 instance;
// 3.提供一個公有的靜態方法，加入同步處理的代碼，解決線程安全問題
//即懶漢式
public static synchronized Singleton04 getInstance(){
if(instance==null){
instance=new Singleton04();
}
return instance;
}
}
運行結果：
優缺點說明:
- 1、解決了線程安全問題
- 2、效率太低了，每個線程在想獲得類的實例時候，執行getInstance()方法都要進行同步。而其實這個方法只執行一次實例化代碼就夠了，后面的想獲得該類實例，直接return就行了。方法進行同步效率太低
- 3、結論:在實際開發中，不推薦使用這種方式
5、懶漢式（線程安全，同步代碼塊）
class Singleton05{
// 1.構造器私有化,外部不能new
private Singleton05(){
}
// 2.本類內部創建對象實例
private static Singleton05 instance;
// 3.提供一個公有的靜態方法，加入同步代碼塊
public static Singleton05 getInstance(){
if(instance==null){
synchronized (Singleton05.class){
instance=new Singleton05();
}
}
return instance;
}
}
優缺點說明：
- 1、這種方式，本意是想對第四種實現方式的改進，因為前面同步方法效率太低，改為同步產生實例化的的代碼塊
- 2、但是這種同步并不能起到線程同步的作用。跟第3種實現方式遇到的情形一致，假如一個線程進入了if (singleton == nul)判斷語句塊，還未來得及往下執行，另一個線程也通過了這個判斷語句，這時便會產生多個實例
結論:在實際開發中，不能使用這種方式
6、雙重檢查（推薦使用）
//雙重檢查
class Singleton06{
// 1.構造器私有化,外部不能new
private Singleton06(){
}
// 2.本類內部創建對象實例
private static volatile Singleton06 instance;
// 3.提供一個公有的靜態方法，加入雙重檢查代碼,解決線程安全問題，同時解決懶加載問題
public static synchronized Singleton06 getInstance(){
if(instance==null){
synchronized (Singleton06.class){
if(instance==null){
instance=new Singleton06();
}
}
}
return instance;
}
}
運行結果：
優缺點說明：
- 1、Double-Check 概念是多線程開發中常使用到的，如代碼中所示，我們進行了兩次if (singleton==- null)檢查，這樣就可以保證線程安全了。
- 2、這樣，實例化代碼只用執行一次，后面再次訪問時，判斷if (singleton ==null)，直接return實例化對象，也避免的反復進行方法同步.
- 3、線程安全;延遲加載;效率較高
- 4、結論:在實際開發中，推薦使用這種單例設計模式
為什么一定使用volatile?
在java內存模型中，volatile 關鍵字作用是：
- 保證不同線程對變量操作的內存可見性
- 禁止指令重排序
7、靜態內部類(推薦使用)
//靜態內部類完成，推薦使用
class Singleton07{
// 1.構造器私有化
private Singleton07(){
}
// 2.本類內部創建對象實例
private static volatile Singleton07 instance;
//寫一個內部靜態類，該類中有一個靜態的屬性
private static class SingletonInstance{
private static final Singleton07 INSTANCE=new Singleton07();
}
// 3.提供一個公有的靜態方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
public static synchronized Singleton07 getInstance(){
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
運行結果：
優缺點說明:
- 1、這種方式采用了類裝載的機制來保證初始化實例時只有一個線程。
- 2、靜態內部類方式在Singleton類被裝載時并不會立即實例化，而是在需要實例化時，調用getInstance方法，才會裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的實例化。
- 3、類的靜態屬性只會在第一次加載類的時候初始化，所以在這里，JVM幫助我們保證了線程的安全性，在類進行初始化時，別的線程是無法進入的。
- 4、優點:避免了線程不安全，利用靜態內部類特點實現延遲加載，效率高
8、枚舉（推薦使用）
public class SingletonTest08 {
public static void main(String[] args) {
Singleton08 instance = Singleton08.INSTANCE;
Singleton08 instance2 = Singleton08.INSTANCE;
System.out.println(instance==instance2);
System.out.println(instance.hashCode());
System.out.println(instance2.hashCode());
instance.sayOk();
}
}
//使用枚舉，可以實現單例，推薦
enum Singleton08{
INSTANCE;//屬性
public void sayOk(){
System.out.println("ok~");
}
}
運行結果：
優缺點：
- 1、這借助JDK1.5中添加的枚舉來實現單例模式。不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創建新的對象。
- 2、這種方式是Effective Java作者Josh Bloch提倡的
- 3、方式結論:推薦使用
單例模式在JDK應用的源碼分析
在我們JDK中，java.lang.Runtime就是經典的單例模式(餓漢式)
從以下源碼可以看出：
單例模式注意事項和細節說明
- 1、單例模式保證了系統內存中該類只存在一個對象，節省了系統資源，對于一些需要頻繁創建銷毀的對象，使用單例模式可以提高系統性能
- 2、當想實例化一個單例類的時候，必須要記住使用相應的獲取對象的方法，而不是使用new
- 3、建議不要使用反射進行設計單例模式，因為反射可以暴力破壞單例模式
到此這篇關于JAVA設計模式零基礎解析之單例模式的八種方式的文章就介紹到這了,更多相關Java 設計模式內容請搜索服務器之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！
原文鏈接：https://blog.csdn.net/weixin_48838340/article/details/120769535
