JAVA单例模式

时间:2022-05-23 JinziH Never Give&nb 人气:0

前言

在之前的文章里已经介绍了设计模式以及设计原则的概念,接下来我们从单例模式入手深入学习几种常用的JAVA设计模式,在实践中加深理解。

一、单例模式是什么？

单例（Singleton）模式的定义：指一个类只有一个实例,且该类能自行创建这个实例的一种模式。

作用:单例模式是保证系统实例唯一性的重要手段。用于一个全局类对象在多个地方被使用的场景下,保障了整个系统只有一个对象被使用,很好的节约了资源

实现方法:将类的实例化方法私有化来防止程序通过其他方式创建该类的实例,提供一个全局唯一获取该类实例的方法帮助用户获取类的实例。

实现单例模式很简单,每次获取前先判断系统是否已经存在单例对象,没有就创建,有就返回这个对象。单例模式常见的写法有懒汉式单例和饿汉式单例。

二、懒汉式单例

定义:类加载时没有生成单例,第一次调用 getlnstance 方法时创建这个单例。

public class LazySingleton {

    //定义一个私有的静态对象instance,静态方法和属性属于类,能保障单例对象的唯一性
    private static LazySingleton instance;

    //私有化构造方法,只能在本类中被访问,其他类中不能通过构造方法直接创建对象
    private LazySingleton() {
    }

    //提供一个全局唯一获取实例的方法
    public static synchronized LazySingleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉模式在获取对象实例时做了加锁操作,因此是线程安全的

测试代码与结果

public class TestLazySingleton {
    public static void main(String[] args) {
        LazySingleton lazySingleton1=LazySingleton.getInstance();
        LazySingleton lazySingleton2=LazySingleton.getInstance();
        LazySingleton lazySingleton3=LazySingleton.getInstance();
        System.out.println(lazySingleton1);
        System.out.println(lazySingleton2);
        System.out.println(lazySingleton3);
    }
}

在这里插入图片描述

从上图中可以看出虽然获取了三次实例,但每次获取的都是同一个实例,即一个类只有一个实例。

三、饿汉式单例

定义:该模式的特点是类一旦加载就创建一个单例，在调用 getInstance 方法之前单例已经存在。

public class HungrySingleton {
    //类加载完成后该类的实例便已经存在
    private static HungrySingleton instance=new HungrySingleton();
    //私有化构造方法
    private HungrySingleton(){
    }
    //类加载后实例就存在,不会出现线程安全问题,不需要加锁
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return  instance;
    }
}

测试代码和结果

public class TestHungrySingleton {
    public static void main(String[] args) {
       HungrySingleton hungrySingleton1=HungrySingleton.getInstance();
       HungrySingleton hungrySingleton2=HungrySingleton.getInstance();
       HungrySingleton hungrySingleton3=HungrySingleton.getInstance();
        System.out.println(hungrySingleton1);
        System.out.println(hungrySingleton2);
        System.out.println(hungrySingleton3);
    }
}

在这里插入图片描述

从上图看出饿汉式单例在整个运行过程中也只存在一个实例。

懒汉式单例和饿汉式单例的区别
1.懒汉模式在类中定义了单例但是并未实例化,实例化是在方法中实现的,而饿汉模式定义的时候就进行了实例化
2.懒汉模式需要在获取实例的方法上加锁保证线程安全,饿汉模式不需要加锁。

四、双重校验锁

懒汉模式用到了synchronized，会导致很大的性能开销，并且加锁其实只需要在第一次初始化的时候用到，之后的调用都没必要再进行加锁。

双重校验锁在懒汉模式的基础上做了进一步的优化,给静态对象加上volatile来保证有序性,第一次获取对象时通过synchronize(Singleton.class)保障操作的唯一性。

public class LockSingleton {
    private  volatile static LockSingleton lockSingleton;
    private LockSingleton(){}
    public static LockSingleton getInstance(){
        if(lockSingleton==null){
            synchronized (LockSingleton.class){
                if (lockSingleton==null){
                    lockSingleton=new LockSingleton();
                }
            }
        }
        return lockSingleton;
    }
}

测试代码与结果

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        LockSingleton lockSingleton1=LockSingleton.getInstance();
        LockSingleton lockSingleton2=LockSingleton.getInstance();
        LockSingleton lockSingleton3=LockSingleton.getInstance();
        System.out.println(lockSingleton1);
        System.out.println(lockSingleton2);
        System.out.println(lockSingleton3);
    }
}

在这里插入图片描述

执行双重检查是因为，如果多个线程同时了通过了第一次检查，并且其中一个线程首先通过了第二次检查并实例化了对象，那么剩余通过了第一次检查的线程就不会再去实例化对象。

除了第一次创建实例的时候会出现加锁的情况，后续的所有调用都会避免加锁而直接返回，解决了性能消耗的问题。

总结

关于单例模式本文介绍了懒汉模式、饿汉模式和双重校验锁。懒汉和饿汉模式的最大区别是定义实例的时候是否进行实例化。双重校验锁是对懒汉模式的优化,解决了性能消耗的问题。

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