java 单例模式详解java 单例模式及方法总结

时间:2021-03-24 super_YC 人气:0

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java设计模式--单例模式

单例设计模式

Singleton是一种创建型模式，指某个类采用Singleton模式，则在这个类被创建后，只可能产生一个实例供外部访问，并且提供一个全局的访问点。

核心知识点如下：

(1) 将采用单例设计模式的类的构造方法私有化（采用private修饰）。

(2) 在其内部产生该类的实例化对象，并将其封装成private static类型。

(3) 定义一个静态方法返回该类的实例。

/** 
 * 方法一
 * 单例模式的实现：饿汉式,线程安全 但效率比较低 
 */ 
public class SingletonTest { 

  // 定义一个私有的构造方法
  private SingletonTest() { 
  } 

  // 将自身的实例对象设置为一个属性,并加上Static和final修饰符
  private static final SingletonTest instance = new SingletonTest(); 

  // 静态方法返回该类的实例
  public static SingletonTest getInstancei() { 
    return instance; 
  } 
 
}

方法一就是传说的中的饿汉模式

优点是：写起来比较简单，而且不存在多线程同步问题，避免了synchronized所造成的性能问题；

缺点是：当类SingletonTest被加载的时候，会初始化static的instance，静态变量被创建并分配内存空间，从这以后，这个static的instance对象便一直占着这段内存（即便你还没有用到这个实例），当类被卸载时，静态变量被摧毁，并释放所占有的内存，因此在某些特定条件下会耗费内存。

/** 
 *方法二
 * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全  
 *  
 */ 
public class SingletonTest {

  // 定义私有构造方法（防止通过 new SingletonTest()去实例化）
  private SingletonTest() {  
  }  

  // 定义一个SingletonTest类型的变量（不初始化，注意这里没有使用final关键字）
  private static SingletonTest instance;  

  // 定义一个静态的方法（调用时再初始化SingletonTest，但是多线程访问时，可能造成重复初始化问题）
  public static SingletonTest getInstance() {  
    if (instance == null)  
      instance = new SingletonTest();  
    return instance;  
  }  
}

方法二就是传说的中的饱汉模式

优点是：写起来比较简单，当类SingletonTest被加载的时候，静态变量static的instance未被创建并分配内存空间，当getInstance方法第一次被调用时，初始化instance变量，并分配内存，因此在某些特定条件下会节约了内存；

缺点是：并发环境下很可能出现多个SingletonTest实例。

/** 
 *方法三
 * 单例模式的实现：饱汉式,线程安全简单实现  
 *  
 */ 
public class SingletonTest {

  // 定义私有构造方法（防止通过 new SingletonTest()去实例化）
  private SingletonTest() {  
  }  

  // 定义一个SingletonTest类型的变量（不初始化，注意这里没有使用final关键字）
  private static SingletonTest instance;  

  // 定义一个静态的方法（调用时再初始化SingletonTest，使用synchronized 避免多线程访问时，可能造成重的复初始化问题）
  public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
    if (instance == null)  
      instance = new SingletonTest();  
    return instance;  
  }  
}

方法三为方法二的简单优化

优点是：使用synchronized关键字避免多线程访问时，出现多个SingletonTest实例。

缺点是：同步方法频繁调用时，效率略低。

/** 
 * 方法四
 * 单例模式最优方案
 * 线程安全 并且效率高 
 * 
 */ 
public class SingletonTest { 

  // 定义一个私有构造方法
  private SingletonTest() { 
   
  }  
  //定义一个静态私有变量(不初始化，不使用final关键字，使用volatile保证了多线程访问时instance变量的可见性，避免了instance初始化时其他变量属性还没赋值完时，被另外线程调用)
  private static volatile SingletonTest instance; 

  //定义一个公有的静态方法，返回该类型实例
  public static SingletonTest getIstance() { 
    // 对象实例化时与否判断（不使用同步代码块，instance不等于null时，直接返回对象，提高运行效率）
    if (instance == null) {
      //同步代码块（对象未初始化时，使用同步代码块，保证多线程访问时对象在第一次创建后，不再重复被创建）
      synchronized (SingletonTest.class) {
        //未初始化，则初始instance变量
        if (instance == null) {
          instance = new SingletonTest();  
        }  
      }  
    }  
    return instance;  
  }  
}

方法四为单例模式的最佳实现。内存占用地，效率高，线程安全，多线程操作原子性。

（事实上，可以通过Java反射机制来实例化private类型的构造方法，此时基本上会使所有的Java单例实现失效。本帖不讨论反射情况下问题，默认无反射，也是常见的面试已经应用场景）

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