单例模式,确保只生成一个实例。
又分为饿汉式和懒汉式,以下通过Java来说明

懒汉式单例

懒汉式单例模式在第一次调用的时候进行实例化。

适用于单线程环境

public class Singleton {

    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton1 getInstance() {
        if (null == instance) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

此方式在单线程的时候工作正常,但在多线程的情况下就有问题了。如果两个线程同时运行到判断instance是否为null的if语句,并且instance的确没有被创建时,那么两个线程都会创建一个实例,此时类型Singleton就不再满足单例模式的要求了。

适用于多线程环境,但效率不高

public class Singleton {

    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

   public static synchronized Singleton1 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

为了保证在多线程环境下我们还是只能得到该类的一个实例,只需要在getInstanceB()方法加上同步关键字sychronized,就可以了。但每次调用getInstanceB()方法时都被synchronized关键字锁住了,会引起线程阻塞,影响程序的性能。

双重校验锁

public class Singleton {

    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        // 先判断实例是否存在,若不存在再对类对象进行加锁处理
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton1.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton1();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

为了在多线程环境下,不影响程序的性能,不让线程每次调用getInstanceC()方法时都加锁,而只是在实例未被创建时再加锁,在加锁处理里面还需要判断一次实例是否已存在。

静态内部类

public class StaticSingleton {
    /**
     * 私有构造方法,禁止在其他类中创建实例
     */
    private StaticSingleton() {
    }

    /**
     * 获取实例
     */
    public static StaticSingleton getInstance() {
        return StaticSingletonHolder.instance;
    }

    /**
     * 一个私有的静态内部类,用于初始化一个静态final实例
     */
    private static class StaticSingletonHolder {
        private static final StaticSingleton instance = new StaticSingleton();
    }

    /**
     * 方法A
     */
    public void methodA() {
    }

    /**
     * 方法B
     */
    public void methodB() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        StaticSingleton.getInstance().methodA();
        StaticSingleton.getInstance().methodB();
    }
}

加载一个类时,其内部类不会同时被加载。一个类被加载,当且仅当其某个静态成员(静态域、构造器、静态方法等)被调用时发生。 由于在调用 StaticSingleton.getInstance() 的时候,才会对单例进行初始化,而且通过反射,是不能从外部类获取内部类的属性的;由于静态内部类的特性,只有在其被第一次引用的时候才会被加载,所以可以保证其线程安全性。
总结:
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,而且是属于永久代的对象。

饿汉式单例

饿汉式单例类:在类初始化时,已经自行实例化。

饿汉式

public class Singleton {

    private static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

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

枚举方式

public class Singleton {
    public static void main(String[] args) {
        Single single = Single.SINGLE;
        single.print();
    }

    enum Single {
        SINGLE;

        private Single() {
        }

        public void print() {
            System.out.println("hello world");
        }
    }
}

创建枚举默认就是线程安全的,所以不需要担心double checked locking,而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。保证只有一个实例(即使使用反射机制也无法多次实例化一个枚举量)。

总结

一般情况下直接使用饿汉式就好了,如果明确要求要懒加载(lazy initialization)会倾向于使用静态内部类,如果涉及到反序列化创建对象时会试着使用枚举方式来实现单例。

Q.E.D.


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