JAVA設計模式之單例模式詳解

更新時間：2022年01月28日 16:49:38 作者：JinziH Never Give Up

大家好，本篇文章主要講的是JAVA設計模式之單例模式詳解，感興趣的同學趕快來看一看吧，對你有幫助的話記得收藏一下

前言

在之前的文章里已經介紹了設計模式以及設計原則的概念,接下來我們從單例模式入手深入學習幾種常用的JAVA設計模式,在實踐中加深理解。

一、單例模式是什么？

單例（Singleton）模式的定義：指一個類只有一個實例,且該類能自行創(chuàng)建這個實例的一種模式。

作用:單例模式是保證系統實例唯一性的重要手段。用于一個全局類對象在多個地方被使用的場景下,保障了整個系統只有一個對象被使用,很好的節(jié)約了資源

實現方法:將類的實例化方法私有化來防止程序通過其他方式創(chuàng)建該類的實例,提供一個全局唯一獲取該類實例的方法幫助用戶獲取類的實例。

實現單例模式很簡單,每次獲取前先判斷系統是否已經存在單例對象,沒有就創(chuàng)建,有就返回這個對象。單例模式常見的寫法有懶漢式單例和餓漢式單例。

二、懶漢式單例

定義:類加載時沒有生成單例,第一次調用 getlnstance 方法時創(chuàng)建這個單例。

public class LazySingleton {

    //定義一個私有的靜態(tài)對象instance,靜態(tài)方法和屬性屬于類,能保障單例對象的唯一性
    private static LazySingleton instance;

    //私有化構造方法,只能在本類中被訪問,其他類中不能通過構造方法直接創(chuàng)建對象
    private LazySingleton() {
    }

    //提供一個全局唯一獲取實例的方法
    public static synchronized LazySingleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

懶漢模式在獲取對象實例時做了加鎖操作,因此是線程安全的

測試代碼與結果

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);
    }
}

在這里插入圖片描述

從上圖中可以看出雖然獲取了三次實例,但每次獲取的都是同一個實例,即一個類只有一個實例。

三、餓漢式單例

定義:該模式的特點是類一旦加載就創(chuàng)建一個單例，在調用 getInstance 方法之前單例已經存在。

public class HungrySingleton {
    //類加載完成后該類的實例便已經存在
    private static HungrySingleton instance=new HungrySingleton();
    //私有化構造方法
    private HungrySingleton(){
    }
    //類加載后實例就存在,不會出現線程安全問題,不需要加鎖
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return  instance;
    }
}

測試代碼和結果

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);
    }
}

在這里插入圖片描述

從上圖看出餓漢式單例在整個運行過程中也只存在一個實例。

懶漢式單例和餓漢式單例的區(qū)別
1.懶漢模式在類中定義了單例但是并未實例化,實例化是在方法中實現的,而餓漢模式定義的時候就進行了實例化
2.懶漢模式需要在獲取實例的方法上加鎖保證線程安全,餓漢模式不需要加鎖。

四、雙重校驗鎖

懶漢模式用到了synchronized，會導致很大的性能開銷，并且加鎖其實只需要在第一次初始化的時候用到，之后的調用都沒必要再進行加鎖。

雙重校驗鎖在懶漢模式的基礎上做了進一步的優(yōu)化,給靜態(tài)對象加上volatile來保證有序性,第一次獲取對象時通過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;
    }
}

測試代碼與結果

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);
    }
}

在這里插入圖片描述