JAVA设计模式-单例模式

JAVA设计模式-单例模式

单例模式

类只能有一个实例，在内存中会创建并且只创建一次对象。所有其他类或者其他需要调用的地方都是用这一个对象，可以防止频繁创建对象，内存占用高。特点：只能有一个实例，并且能够自行创建这个实例的类。

实现

饿汉模式

写法一

介绍

在类的加载时就已经创建好对象，线程是安全的，但是会浪费资源。

代码示例

public class Singleton {
    /**
     * 私有的构造方法,可以防止外部调用时new进行创建对象
     */
    private Singleton(){};
    /**
     * 创建私有的对象
     */
    private static Singleton singleton = new Singleton();

    /**
     * 提供公共的对外的获取方法
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}
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写法二

介绍

在类的加载时就已经创建好对象，此处是使用静态代码块进行创建，线程是安全的。

代码示例

public class Singleton {

    /**
     * 私有的构造方法,可以防止外部调用时new进行创建对象
     */
    private Singleton(){};
    /**
     * 创建私有的对象
     */
    private static Singleton singleton = null;

    static {
        singleton = new Singleton();
    }

    /**
     * 提供公共的对外的获取方法
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}
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懒汉模式

写法一

介绍

在第一次使用时进行创建对象，如果多个线程同时调用了getInstance()方法，可能会创建多个对象，线程是不安全的。

代码示例

public class Singleton {

    /**
     * 私有的构造方法,可以防止外部调用时new进行创建对象
     */
    private Singleton(){};
    /**
     * 创建私有的对象，注意此处不进行new创建
     */
    private static Singleton singleton;

    /**
     * 提供公共的对外的获取方法
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance(){
        // 多个线程同时执行这边时，可能会创建多个对象
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}
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写法二

介绍

这种写法也是在第一次调用时进行创建对象，但是在该方法上增加了synchronized同步锁，这样就可以保证只会有一个线程执行。线程是安全的，但是synchronized在1.6之前性能比较差，1.6之后进行了优化，性能提升，但是此处为了保证线程安全，使用synchronized，还是多少会影响性能。

代码示例

public class Singleton {

    /**
     * 私有的构造方法,可以防止外部调用时new进行创建对象
     */
    private Singleton(){};
    /**
     * 创建私有的对象，注意此处不进行new创建
     */
    private static Singleton singleton;

    /**
     * 提供公共的对外的获取方法
     * @return
     */
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        // 第一次调用时进行创建对象
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}
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写法三

介绍

这种写法采用双重锁的方式，进行判断并创建对象。线程是不安全的。

分析线程不安全原因：首先在内存中创建对象，需要进行

①分配内存地址

②初始化对象

③设置对象指向刚刚分配的内存地址

但是在编译器、指令集并行、内存中都可能进行指令重排序。如果发生指令重排序，对于单线程来说，如果执行①③②和执行①②③的结果是一样的，但是如果是多线程，在线程A执行完①③之后，如果线程B进入到第一个if语句，则会判断singleton已经指向一个地址，不等于null，则直接返回，此时返回的对象是还未进行初始化的空对象。

代码示例

public class Singleton {

    /**
     * 私有的构造方法,可以防止外部调用时new进行创建对象
     */
    private Singleton(){};
    /**
     * 创建私有的对象，注意此处不进行new创建
     */
    private static Singleton singleton;

    /**
     * 提供公共的对外的获取方法
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(singleton == null){
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}
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写法四

介绍

在写法三的基础上，增加volatile，volatile可以禁止指令重排序并且保证共享变量不同线程之间的可见性。

代码示例

public class Singleton {

    /**
     * 私有的构造方法,可以防止外部调用时new进行创建对象
     */
    private Singleton(){};
    /**
     * 创建私有的对象，注意此处不进行new创建, 使用volatile
     */
    private volatile static Singleton singleton;

    /**
     * 提供公共的对外的获取方法
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(singleton == null){
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
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