单例设计模式的介绍

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)

比如Hibernate的SessionFactory，充当数据存储源的***，并负责创建Session对象，SessionFactory并不是轻量级的，一般情况下，一个项目只需要一个SessionFactory就够了。这是就会使用到单例设计模式。

单例设计模式8种方式

  • 恶汉式(静态常量)
  • 恶汉式(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

 

1、恶汉式(静态常量)

class Student{
    //2.本类内部创建对象实例
    private static final Student instance = new Student();
    //1、构造方法私有化
    private Student(){

    }
    //3.提供公共的静态方法，返回实例对象
    public static Student getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点:

  • 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，如果从始至终未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。
  • 这种方式基于classloader机制避免了多线程的同步问题，不过。instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数是调用getInstance方法，但是导致了类装载的原因有很多方法，因此不能确定有其他的方式(或其他的静态方法)导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果。
  • 结论:这种单例模式可用，可能造成内存浪费。

2、恶汉式（静态代码块）

//恶汉式-静态代码块
class Student{

    private static Student instance;

    //1、构造方法私有化
    private Student(){

    }

    static {//静态代码块中创建对象
        instance = new Student();
    }

    //3.提供公共的静态方法，返回实例对象
    public static Student getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点

  • 将对象实例化的过程放到了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。
  • 这种单例模式可用，但是也造成内存浪费。

3、懒汉式(线程不安全)

//懒汉式 线程不安全
class Student{

    private static Student instance;

    //私有化构造方法
    private Student(){

    }

    //静态方法返回实例对象
    public static Student getInstance(){
        if(instance == null){
            return instance = new Student();
        }
        return instance;
    }

}
  • 起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用
  • 如果在多线程下，一个线程进入if(instance == null) 判断语句块，还没有来得及进行往下执行，另一个线程也通过了判断语句，这是就会产生多个实例化对象。所以在多线程环境下 使用这种方式是不安全的。不能保证原子性

 

4、懒汉式(线程安全，同步方法)

//懒汉式（线程安全）
class Student{
    
    //1.构造方法私有化
    private Student(){
        
    }
    
    private static Student instance;
    
    //静态方法初始化对象  使用synchronized加锁
    public static synchronized Student getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new Student();
        }
        return instance;
    }
    
}
  • 解决了线程安全的问题。
  • 效率低，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance方法就需要同步，而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该实例，直接return就行了，方法进行同步效率太低。

5、懒汉式(线程安全，同步代码块)

 

6、双重检查

class Student{

    private Student(){
    }

    private static Student instance;

    //提供了一个静态的公有方法，加入双重件检查，解决线程安全问题，同时解决懒加载问题
    public static Student getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null)
                    instance = new Student();
            }
        }
        return instance;
    }

}
  • Double-check概念是多线程开发中常用到的，如代码中所示，我们进行了两次if(instance == null)检查，这样就能保证线程安全了。
  • 这样 实例化对象只需要调用一次，后面再次判断时，判断if(instance == null )直接return 实例化对象，也避免了反复进行方法同步。
  • 线程安全:延迟加载，效率较高
  • 结论 在实际开发中，推荐使用这种方式设计单例设计模式、

7、静态内部类

//静态内部类完成，推荐使用
class Student{

    private Student(){

    }

    //写一个静态内部类，该类中有一个静态属性singelton
    private static class SingletonInstance{
        private static final Student INSTANCE = new Student();
    }

    //提供一个静态的公共方法，直接返回SingletonInstance.Instance
    public static Student getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }

}
  • 这种方式采用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Student类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstacne方法，才会装载Student类，从而完成Student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，别的线程时无法进入的。
  • 优点 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。

8、枚举形式

//使用枚举 可以实现单例 推荐
enum Student{

    INSTRANCE;//属性

    public void run() {

        System.out.println("跑步!");
    }

}
  • 这是借助于Jdk1.5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。

9、jdk中Runtime 单例模式使用

10、单例模式注意事项和细节说明

  • 单例模式保证了系统内存中该类只有存在一个对象实例，节省了系统的资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能
  • 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是通过new创建对象。
  • 单例模式的使用场景：需要频繁的的进行创建和销毁的对象，创建对象时消耗过多或耗费资源过多(既:重量级对象)。但又经常使用该对象，工具类对象，频繁访问数据库或文件的对象(数据源，session工厂等)；