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详解单例模式

倪雅各 2022-03-12 阅读 102

1.饿汉式

public class Singleton{
	private final static Singleton singleton = new Singleton();
	private Singleton(){}
	public static Singleton getSingle(){
		return singleton;
	}
}

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。
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。

2.饿汉式(静态代码块)

public class Singleton{
	private static Singleton singleton;
	static { 
		singleton = new Singleton();
	}
	private Singleton(){}
	public static Singleton getSingle(){
		return singleton;
	}
}

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。
3.懒汉式(线程不安全)

public class Singleton{
	private static Singleton singleton ;
	private Singleton(){}
	public static Singleton getSingle(){
		if(singleton == null)
			singleton = new Singleton();
		return singleton;
	}
}

这种写法起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。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。
4.懒汉式(线程安全,同步方法,不建议使用)

public class Singleton{
	private static Singleton singleton ;
	private Singleton(){}
	public static synchronized Singleton getSingle(){
		if(singleton == null)
			singleton = new Singleton();
		return singleton;
	}
}

解决上面第三种实现方式的线程不安全问题,做个线程同步就可以了,于是就对getInstance()方法进行了线程同步。
缺点: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要改进。
5.懒汉式(线程安全,同步代码块)[不可用]

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                singleton = new Singleton();
            }
        }
        return singleton;
    }
}

由于第四种实现方式同步效率太低,所以摒弃同步方法,改为同步产生实例化的的代码块。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。
6.懒汉式(双重检查)[推荐用]

public class Singleton {
    private static volatile Singleton singleton;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        //双重检查
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

Double-Check概念对于多线程开发者来说不会陌生,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。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。
优点:线程安全;延迟加载;效率较高。
7.静态内部类[推荐用]

public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton INSTANCE = 
        	new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似,但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化,没有Lazy-Loading的作用,而静态内部类方式在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。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。
优点:避免了线程不安全,延迟加载,效率高。
8.枚举[推荐用]

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void method() {
    }
}
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