Java單例模式分析

更新時間：2021年09月29日 11:24:28 作者：jaywangpku

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java單例模式，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家學習或者使用Java具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面來一起學習學習吧

單例模式

為什么要用單例

確保某個類只有一個對象，常用于訪問數(shù)據(jù)庫操作，服務(wù)的配置文件等。

單例的關(guān)鍵點

1、默認構(gòu)造函數(shù)為private，復制構(gòu)造函數(shù)和復制賦值函數(shù)也要private或=delete禁用。（做到無法被外部其他對象構(gòu)造）

2、通過一個靜態(tài)方法或枚舉返回單例類對象。

3、確保多線程的環(huán)境下，單例類對象只有一個。

幾種寫法

本文主要介紹C++的懶漢式和餓漢式寫法。

懶漢式

需要生成唯一對象時（調(diào)用GetInstance時），才生成

線程不安全的錯誤寫法

class SingleInstance
{
public:
    // 靜態(tài)方法獲取單例
    static SingleInstance *GetInstance();
    // 釋放單例避免內(nèi)存泄露
    static void deleteInstance();
private:
    SingleInstance() {}
    ~SingleInstance() {}
    // 復制構(gòu)造函數(shù)和復制賦值函數(shù)設(shè)置為private，被禁用
    SingleInstance(const SingleInstance &signal);
    const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
private:
    static SingleInstance *m_SingleInstance;
};

// 初始化為NULL，與后面形成對比
SingleInstance *SingleInstance::m_SingleInstance = NULL;

SingleInstance* SingleInstance::GetInstance()
{
    // 多線程情況下，一個線程通過if檢查但是還未new出單例時，另一個線程也通過了if檢查，導致new出多個對象
    if (m_SingleInstance == NULL)
    {
        m_SingleInstance = new (std::nothrow) SingleInstance;
    }
    return m_SingleInstance;
}

void SingleInstance::deleteInstance()
{
    if (m_SingleInstance)
    {
        delete m_SingleInstance;
        m_SingleInstance = NULL;
    }
}

線程安全的雙檢鎖寫法

class SingleInstance
{
public:
    // 靜態(tài)方法獲取單例
    static SingleInstance *GetInstance();
    // 釋放單例避免內(nèi)存泄露
    static void deleteInstance();
private:
    SingleInstance() {}
    ~SingleInstance() {}
    // 復制構(gòu)造函數(shù)和復制賦值函數(shù)設(shè)置為private，被禁用
    SingleInstance(const SingleInstance &signal);
    const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
private:
    static SingleInstance *m_SingleInstance;
};

// 初始化為NULL，與后面形成對比
SingleInstance *SingleInstance::m_SingleInstance = NULL;

SingleInstance* SingleInstance::GetInstance()
{
    // 如果直接在外面鎖，功能也ok，但每次運行到這個地方便需要加一次鎖，非常浪費資源
    // 在里面加鎖，初始化時存在加鎖的情況，初始化之后，外層if都為false，直接返回，避免加鎖
    if (m_SingleInstance == NULL) 
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(m_Mutex); // Lock up
        if (m_SingleInstance == NULL)
        {
            m_SingleInstance = new (std::nothrow) SingleInstance;
        }
    }
    return m_SingleInstance;
}

void SingleInstance::deleteInstance()
{
    if (m_SingleInstance)
    {
        delete m_SingleInstance;
        m_SingleInstance = NULL;
    }
}

線程安全的局部靜態(tài)變量寫法

餓漢式

進程運行前（main函數(shù)執(zhí)行），就創(chuàng)建

線程安全的進程運行前初始化寫法

class SingleInstance
{
public:
    // 靜態(tài)方法獲取單例
    static SingleInstance *GetInstance();
private:
    SingleInstance() {}
    ~SingleInstance() {}
    // 復制構(gòu)造函數(shù)和復制賦值函數(shù)設(shè)置為private，被禁用
    SingleInstance(const SingleInstance &signal);
    const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
private:
	static SingleInstance *m_SingleInstance;
};

SingleInstance* SingleInstance::GetInstance()
{
    return m_SingleInstance;
}

// 全局變量、文件域的靜態(tài)變量和類的靜態(tài)成員變量在main執(zhí)行之前的靜態(tài)初始化過程中分配內(nèi)存并初始化
Singleton* Singleton::g_pSingleton = new (std::nothrow) Singleton;
int main()
{
	return 0;
}

線程安全的類靜態(tài)成員變量寫法

class SingleInstance
{
public:
    // 靜態(tài)方法獲取單例
    static SingleInstance *GetInstance();
    // 全局變量、文件域的靜態(tài)變量和類的靜態(tài)成員變量在main執(zhí)行之前的靜態(tài)初始化過程中分配內(nèi)存并初始化。
    static SingleInstance m_SingleInstance;
private:
    SingleInstance() {}
    ~SingleInstance() {}
    // 復制構(gòu)造函數(shù)和復制賦值函數(shù)設(shè)置為private，被禁用
    SingleInstance(const SingleInstance &signal);
    const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
};

SingleInstance& SingleInstance::GetInstance()
{
    return m_SingleInstance;
}

靜態(tài)內(nèi)部類寫法

JAVA

/**
 * 靜態(tài)內(nèi)部類實現(xiàn)單例模式
 */
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    /**
     * 靜態(tài)內(nèi)部類
     */
    private static class SingletonHolder {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
}

第一次加載Singleton類時不會初始化instance，只有在第一次調(diào)用getInstance()方法時，虛擬機會加載SingletonHolder類，初始化instance。
這種方式既保證線程安全，單例對象的唯一，也延遲了單例的初始化，推薦使用這種方式來實現(xiàn)單例模式。

枚舉單例

JAVA

/**
 * 枚舉實現(xiàn)單例模式
 */
public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;
    public void doSomething() {
        System.out.println("do something");
    }
}

默認枚舉實例的創(chuàng)建是線程安全的，即使反序列化也不會生成新的實例，任何情況下都是一個單例。
優(yōu)點：簡單！

容器實現(xiàn)單例

JAVA

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * 容器類實現(xiàn)單例模式
 */
public class SingletonManager {
    private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String, Object>();

    public static void regsiterService(String key, Object instance) {
        if (!objMap.containsKey(key)) {
            objMap.put(key, instance);
        }
    }

    public static Object getService(String key) {
        return objMap.get(key);
    }
}

SingletonManager可以管理多個單例類型，使用時根據(jù)key獲取對象對應(yīng)類型的對象。這種方式可以通過統(tǒng)一的接口獲取操作，隱藏了具體實現(xiàn)，降低了耦合度。