java之单例设计模式

2019-05-13

单例设计模式八种方式

单例模式有八种方式：

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

一、饿汉式（静态常量）

饿汉式（静态常量）应用实例
步骤如下：
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

代码实现

package cn.aparke.singleton;

public class SingletonTest01 {
	
	public static void main(String[] args) {
		// 测试
		Singleton s1 = Singleton.getInstance();
		Singleton s2 = Singleton.getInstance();
		
		System.out.println("饿汉式静态变量测试~");
		System.out.println(s1==s2);
		System.out.println("s1.hashCode："+s1.hashCode());
		System.out.println("s2.hashCode："+s2.hashCode());
	}
}

class Singleton {

	// 1.构造器私有化，外部不能new
	private Singleton() {
	}

	// 2.本内内部创建对象实例
	private final static Singleton instance = new Singleton();

	// 3.实习公开的静态方法，返回对象实例
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;

	}
}

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

二、饿汉式（静态代码块）

代码实现

package cn.aparke.singleton;

public class SingletonTest02 {
	// 测试
	public static void main(String[] args) {
		
		Singleton02 s1 = Singleton02.getInstance();
		Singleton02 s2 = Singleton02.getInstance();
		
		System.out.println("饿汉式静态代码块测试~");
		System.out.println(s1==s2);
		System.out.println("s1.hashCode："+s1.hashCode());
		System.out.println("s2.hashCode："+s2.hashCode());
	}
} 
class Singleton02{
	
	//1.构造器私有化
	private Singleton02() {
		
	}
	
	//2本类内部创建实例对象
	private static final Singleton02 instance; 
	
	static {//在静态代码块中创建单例对象
		instance= new Singleton02();
	}
	//3.公开方法，返回实例对象
	public static Singleton02  getInstance(){
		return instance;
		
	}
}

三、懒汉式(线程不安全)

代码实现

package cn.aparke.singleton;

public class SingletonTest03 {

	// 测试
	public static void main(String[] args) {
		
		Singleton03 s1 = Singleton03.getInstance();
		Singleton03 s2 = Singleton03.getInstance();
		
		System.out.println("懒汉式代码块测试~");
		System.out.println(s1==s2);
		System.out.println("s1.hashCode："+s1.hashCode());
		System.out.println("s2.hashCode："+s2.hashCode());
	}
	
}

class Singleton03{
	// 私有构造器
	private Singleton03() {}

	private static Singleton03 instance;
	//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance
	//即懒汉式
	public static Singleton03 getInstance() {
	
		if (instance==null) {
			instance=new Singleton03();
		}
		return instance;
	}
}

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。

四、懒汉式(线程安全，同步方法)

代码实现

package cn.aparke.singleton;

public class SingletonTest04 {

	// 测试
	public static void main(String[] args) {
		
		Singleton04 s1 = Singleton04.getInstance();
		Singleton04 s2 = Singleton04.getInstance();
		
		System.out.println("线程安全懒汉式代码块测试~");
		System.out.println(s1==s2);
		System.out.println("s1.hashCode："+s1.hashCode());
		System.out.println("s2.hashCode："+s2.hashCode());
	}
	
}

class Singleton04{
	// 私有构造器
	private Singleton04() {}

	private static  Singleton04 instance;
	//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance
	//即懒汉式
	//加入同步处理代码关键字，解决线程安全问题，同步的机制放到方法中 
	public static synchronized Singleton04 getInstance() {
	
		if (instance==null) {
			instance=new Singleton04();
		}
		return instance;
	}
}

优缺点说明：

1) 解决了线程不安全问题
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

五、懒汉式(线程安全，同步代码块)

代码实现

package cn.aparke.singleton;

public class SingletonTest05 {

	// 测试
	public static void main(String[] args) {
		
		Singleton05 s1 = Singleton05.getInstance();
		Singleton05 s2 = Singleton05.getInstance();
		
		System.out.println("线程安全懒汉式代码块测试~");
		System.out.println(s1==s2);
		System.out.println("s1.hashCode："+s1.hashCode());
		System.out.println("s2.hashCode："+s2.hashCode());
	}
	
}
/**
 * 说明：这种同步并不能起到线程同步的作用

 */
class Singleton05{
	// 私有构造器
	private Singleton05() {}

	private static  Singleton05 instance;
	//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance

	//因为前面同步方法效率太低改为同步产生实例化的的代码块
	public static  Singleton05 getInstance() {
					
			//if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执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
			if (instance==null) {
				synchronized (Singleton05.class) {
				instance=new Singleton05();
			}
		}
	}
		return instance;
	}
}

优缺点说明：

1) 这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，
改为同步产生实例化的的代码块
2) 但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一
致，假如一个线程进入了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
3) 结论：在实际开发中，不能使用这种方式

六、双重检查

代码实现

package cn.aparke.singleton;

public class SingletonTest06 {

	// 测试
	public static void main(String[] args) {

		Singleton06 s1 = Singleton06.getInstance();
		Singleton06 s2 = Singleton06.getInstance();

		System.out.println("双重检查测试~");
		System.out.println(s1 == s2);
		System.out.println("s1.hashCode：" + s1.hashCode());
		System.out.println("s2.hashCode：" + s2.hashCode());
	}

}

class Singleton06 {
	// 私有构造器
	private Singleton06() {
	}
//volatile 因为被volatile关键字修饰的变量是被禁止重排序的。
//Java语言提供了一种稍弱的同步机制，即 volatile 变量，用来确保共享变量能被多线程正确的更新和读取。
//当把变量声明为volatile后，编译器和运行时就会认为这个变量是共享的，
//	因此不会把该变量的操作和其他内存操作一起重排序。
//volatile 变量不会被缓存在寄存器或者其他处理器不可见的地方，因此在读取volatile 修饰的变量时总会返回最新的值。
	
	private static volatile Singleton06 instance;
	// 提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance

	public static Singleton06 getInstance() {
		if (instance == null) {
			synchronized (Singleton06.class) {
				if (instance == null) {
					instance = new Singleton06();
				}
			}
		}
		return instance;
	}
}

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

七、静态内部类

代码实现

package cn.aparke.singleton;

public class SingletonTest07 {

	// 测试
	public static void main(String[] args) {

		Singleton07 s1 = Singleton07.getInstance();
		Singleton07 s2 = Singleton07.getInstance();

		System.out.println("双重检查测试~");
		System.out.println(s1 == s2);
		System.out.println("s1.hashCode：" + s1.hashCode());
		System.out.println("s2.hashCode：" + s2.hashCode());
	}

}

class Singleton07 {
	// 私有构造器
	private Singleton07() {
	}
	//创建一个内部静态类,该类中有一个静态属性Singleton
	private static class SingletonInstance{
		private static final Singleton07 INSTANCE=new Singleton07();
	}
	private static  Singleton07 instance;
	// 提供一个静态的公有方法，直接返回静态内部类的成员属性INSTANCE
	public static  Singleton07 getInstance() {
	
				return SingletonInstance.INSTANCE;
	}
}

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

八、枚举

代码实现

package cn.aparke.singleton;


public class EnumSingleton {

	public static void main(String[] args) {
		Single s1=Single.Instance;
		Single s2=Single.Instance;
		
		System.out.println(s1==s2);
		System.out.println(s1.hashCode());
		System.out.println(s2.hashCode());
	}
	//使用枚举实习单例模式，不仅能避免多线程的同步问题，而且还能防止反序列化重新创建对象
	enum Single{
		Instance;//属性
		public void sayOk() {
			System.out.println("ok·");
		}
	}
}

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