设计模式（一）——Java单例模式（代码+源码分析）

1)单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，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
2)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，而不是使用 new
3)单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)

 

 

单例设计模式八种方式

 

1)饿汉式(静态常量)
2)饿汉式（静态代码块）

3)懒汉式(线程不安全)
4)懒汉式(线程安全，同步方法)
5)懒汉式(线程安全，同步代码块)
6)双重检查

7)静态内部类
8)枚举

 

1 饿汉式（静态常量）

1)构造器私有化 (防止 new )
2)类的内部创建对象
3)向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
4)代码实现

class Singleton{
    // 1 私有化构造器
    private Singleton() {
        
    }
    // 2 new 对象
    private final static Singleton S = new Singleton();
    // 如果是public的话，对象会被改变

    // 所以定义一个getting方法，只能得到改对象
//    public final static Singleton S = new Singleton();
    
    // 3 返回对象
    public static Singleton getInstance() {
        return S;
    }
}

优缺点说明：

 

1)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。

2)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


3)这种方式基于 classloder 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都是调用 getInstance 方法，

 但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 lazy loading 的效果


4)结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

 

2 饿汉式（静态代码块）

class Singleton{
    // 1 私有化构造器
    private Singleton() {
        
    }
    // 2 new 对象
    private final static Singleton S;
　　// 静态代码块内赋值

　　static{
　　　　S = new Singleton();
　　}

    // 如果是public的话，对象会被改变

    // 所以定义一个getting方法，只能得到改对象
　　//    public final static Singleton S = new Singleton();
    
    // 3 返回对象
    public static Singleton getInstance() {
        return S;
    }
}

优缺点说明：

 

1)这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，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。优缺点和上面是一样的。

2)结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

 

3 懒汉式(线程不安全)

class Singleton{
    // 1 私有化构造器
    private Singleton() {
        
    }
    private static Singleton s = null;
    
    // 3 返回对象
    public static Singleton getInstance() {
        if(s == null)
            s = new Singleton();
        return s;
    }
}

优缺点说明：

1)起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用。

2)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。所以在多线程环境下不可使用这种方式
3)结论：在实际开发中，不要使用这种方式.

4 懒汉式(线程安全，同步方法)

class Singleton{
    // 1 私有化构造器
    private Singleton() {
        
    }
    private static Singleton s = null;
    
    // 3 返回对象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(s == null)
            s = new Singleton();
        return s;
    }
}

优缺点说明：

1)解决了线程安全问题

2)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

3)结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

5 懒汉式(线程安全，同步代码块)

 

 

 

 

不推荐使用

 

6  双重检查

class Singleton{
    // 1 私有化构造器
    private Singleton() {}
    private static volatile Singleton s = null;//volatile 防止指令重排
    // 3 返回对象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(s == null)
            synchronized (Singleton.class) {
                if(s == null) {
                    s = new Singleton();
                }
            }
        return s;
    }
}

优缺点说明：

1)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。

2)这样，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.
3)线程安全；延迟加载；效率较高
4)结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

7 静态内部类

 

class Singleton{
    // 1 私有化构造器
    private Singleton() {}
    // 2 new 对象
    
    private static class SingletonInstance{
        private final static Singleton S = new Singleton();
    }
    // 3 返回对象
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.S;
    }
}

 

优缺点说明：

1)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。


2)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。

3)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。

4)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
5)结论：推荐使用.

 

8 枚举

 

enum Singleton{
    INSTANCE;
    public Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

 

优缺点说明：

1)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。

2)这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch  提倡的方式
3)结论：推荐使用

单例模式在 JDK  应用的源码分析

 

1) 我们 JDK 中，java.lang.Runtime 就是经典的单例模式(饿汉式)

 

2) 代码分析+Debug 源码+代码说明

 

 

 

单例模式注意事项和细节说明

 

1)单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，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
2)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，而不是使用 new
3)单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)

 

 

 

 

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