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java編程創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式單例模式的七種示例

更新時(shí)間：2022年02月11日 09:23:04 作者：張起靈-小哥

這篇文章主要為大家介紹了java編程中創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式之單例模式的示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助

1.什么是單例模式？

所謂類的單例設(shè)計(jì)模式，就是采取一定的方法保證在整個(gè)的軟件系統(tǒng)中，對(duì)某個(gè)類只能存在一個(gè)對(duì)象實(shí)例，并且該類只提供一個(gè)取得其對(duì)象實(shí)例的方法(靜態(tài)方法)。

比如Hibernate的 SessionFactory，它充當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)源的代理，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建Session對(duì)象。SessionFactory并不是輕量級(jí)的，一般情況下，一個(gè)項(xiàng)目通常只需要一個(gè)SessionFactory就夠，這是就會(huì)使用到單例模式。

這篇文章中，我將給出單例模式的七種寫法：

餓漢式（靜態(tài)常量）
餓漢式（靜態(tài)代碼塊）
懶漢式（線程不安全）
懶漢式（線程安全，同步方法）
雙重校驗(yàn)鎖
靜態(tài)內(nèi)部類
枚舉

以上七種寫法中標(biāo)紅的是推薦使用的，如果說你能保證你的程序中單例類的實(shí)例一定會(huì)使用到，那么餓漢式也是推薦使用的。

2.七種寫法

2.1 餓漢式（靜態(tài)常量）

package com.szh.singleton.type1;
/**
 * 餓漢式(靜態(tài)變量)
 */
class Singleton {
    // 本類內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    // 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對(duì)象
    private Singleton() {}
    // 提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}
public class SingletonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
        System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
        System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說明：

優(yōu)點(diǎn): 這種寫法比較簡(jiǎn)單，就是在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化。避免了線程同步問題。

缺點(diǎn): 在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化，沒有達(dá)到Lazy Loading 的效果。如果從始至終從未使用過這個(gè)實(shí)例，則會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)。

這種方式基于classloder機(jī)制避免了多線程的同步問題，不過，instance在類裝載時(shí)就實(shí)例化，在單例模式中大多數(shù)都是調(diào)用getInstance方法，但是導(dǎo)致類裝載的原因有很多種，因此不能確定有其他的方式(或者其他的靜態(tài)方法）導(dǎo)致類裝載，這時(shí)候初始化 instance就沒有達(dá)到lazy loading 的效果。

結(jié)論:這種單例模式可用，可能造成內(nèi)存浪費(fèi)。

2.2 餓漢式（靜態(tài)代碼塊）

package com.szh.singleton.type2;
/**
 * 餓漢式(靜態(tài)代碼塊)
 */
class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE;
    // 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對(duì)象
    private Singleton() {}
    // 靜態(tài)代碼塊, 完成對(duì)象的實(shí)例創(chuàng)建
    static {
        INSTANCE = new Singleton();
    }
    // 提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}
public class SingletonTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
        System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
        System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說明：

這種方式和第一種方式其實(shí)類似，只不過將類實(shí)例化的過程放在了靜態(tài)代碼塊中，也是在類裝載的時(shí)候，就執(zhí)行靜態(tài)代碼塊中的代碼，初始化類的實(shí)例。優(yōu)缺點(diǎn)和上面是一樣的。

結(jié)論:這種單例模式可用，但是可能造成內(nèi)存浪費(fèi)。

2.3 懶漢式（線程不安全）

package com.szh.singleton.type3;
import java.util.Objects;
 
/**
 * 懶漢式(線程不安全)
 */
class Singleton {
    private static Singleton instance;
    // 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對(duì)象
    private Singleton() {}
    // 提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象
    public static Singleton getInstance() {
        if (Objects.isNull(instance)) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
public class SingletonTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
        System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
        System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說明：

起到了Lazy Loading 的效果，但是只能在單線程下使用。

如果在多線程下，一個(gè)線程進(jìn)入了if (singleton== null)判斷語句塊，還未來得及往下執(zhí)行，另一個(gè)線程也通過了這個(gè)判斷語句，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例。所以在多線程環(huán)境下不可使用這種方式。

結(jié)論: 在實(shí)際開發(fā)中，不要使用這種方式。

2.4 懶漢式（線程安全，同步方法）

package com.szh.singleton.type4;
import java.util.Objects;
/**
 * 懶漢式(線程安全, 雙重校驗(yàn)鎖)
 */
class Singleton {
    private static Singleton instance;
    // 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對(duì)象
    private Singleton() {}
    // 提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (Objects.isNull(instance)) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
public class SingletonTest04 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
        System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
        System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說明：

解決了線程安全問題。

效率太低了，每個(gè)線程在想獲得類的實(shí)例時(shí)候，執(zhí)行g(shù)etInstance()方法都要進(jìn)行同步。而其實(shí)這個(gè)方法只執(zhí)行一次實(shí)例化代碼就夠了，后面的想獲得該類實(shí)例，直接return就行了。方法進(jìn)行同步效率太低。

結(jié)論: 在實(shí)際開發(fā)中，不推薦使用這種方式。

2.5 雙重校驗(yàn)鎖

package com.szh.singleton.type5;
import java.util.Objects;
/**
 * 懶漢式(線程安全)
 */
class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    // 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對(duì)象
    private Singleton() {}
    // 提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回實(shí)例對(duì)象
    public static Singleton getInstance() {
        if (Objects.isNull(instance)) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (Objects.isNull(instance)) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
public class SingletonTest05 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
        System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
        System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說明：

Double-Check概念是多線程開發(fā)中常使用到的，如代碼中所示，我們進(jìn)行了兩次if (singleton ==- null)檢查，這樣就可以保證線程安全了。

這樣，實(shí)例化代碼只用執(zhí)行一次，后面再次訪問時(shí)，判斷if(singleton == null)，直接return 實(shí)例化對(duì)象，也避免的反復(fù)進(jìn)行方法同步。

線程安全;延遲加載;效率較高。

結(jié)論: 在實(shí)際開發(fā)中，推薦使用這種單例設(shè)計(jì)模式。

2.6 靜態(tài)內(nèi)部類

package com.szh.singleton.type6;
import java.util.Objects;
/**
 * 靜態(tài)內(nèi)部類
 */
class Singleton {
    // 構(gòu)造方法私有化, 防止外部new對(duì)象
    private Singleton() {}
    // 定義靜態(tài)內(nèi)部類
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    // 提供一個(gè)公有的靜態(tài)方法，返回靜態(tài)內(nèi)部類中的實(shí)例對(duì)象
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}
public class SingletonTest06 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
        System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
        System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說明：

這種方式采用了類裝載機(jī)制來保證初始化實(shí)例時(shí)只有一個(gè)線程。

靜態(tài)內(nèi)部類方式在Singleton類被裝載時(shí)并不會(huì)立即實(shí)例化，而是在需要實(shí)例化時(shí)，調(diào)用getInstance方法，才會(huì)裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的實(shí)例化。

類的靜態(tài)屬性只會(huì)在第一次加載類的時(shí)候初始化，所以在這里，JVM幫助我們保證了線程的安全性，在類進(jìn)行初始化時(shí)，別的線程是無法進(jìn)入的。

優(yōu)點(diǎn): 避免了線程不安全，利用靜態(tài)內(nèi)部類特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)延遲加載，效率高。

結(jié)論: 推薦使用。

2.7 枚舉

package com.szh.singleton.type7;
/**
 * 枚舉
 */
enum Singleton {
    INSTANCE;
}
public class SingletonTest07 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.INSTANCE;
        Singleton singleton2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
        System.out.println("singleton1的hashCode = " + singleton1.hashCode());
        System.out.println("singleton2的hashCode = " + singleton2.hashCode());
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說明：

借助JDK1.5中添加的枚舉來實(shí)現(xiàn)單例模式。不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象。

這種方式是Effective Java作者Josh Bloch提倡的方式。

結(jié)論: 推薦使用。

3.單例模式在JDK中的應(yīng)用（簡(jiǎn)單的源碼分析）

我們可以看一下有一個(gè)類叫 Runtime，位于java.lang包下的。

從這個(gè)類的源碼中可以看到，它首先是創(chuàng)建了一個(gè)私有的本類實(shí)例對(duì)象，然后最下面就是構(gòu)造方法私有化，中間的公共方法則是提供給外部的，外部類可以通過這個(gè)方法來獲取到Runtime這個(gè)類的實(shí)例對(duì)象。這不就是我們上面所說的單例模式嗎？這里它采用的是餓漢式寫法。

4.單例模式總結(jié)

單例模式保證了系統(tǒng)內(nèi)存中該類只存在一個(gè)對(duì)象，節(jié)省了系統(tǒng)資源，對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建銷毀的對(duì)象，使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能。

當(dāng)想實(shí)例化一個(gè)單例類的時(shí)候，必須要記住使用相應(yīng)的獲取對(duì)象的方法，而不是使用new。

單例模式使用的場(chǎng)景:需要頻繁的進(jìn)行創(chuàng)建和銷毀的對(duì)象、創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過多或耗費(fèi)資源過多(即: 重量級(jí)對(duì)象)，但又經(jīng)常用到的對(duì)象、工具類對(duì)象、頻繁訪問數(shù)據(jù)庫或文件的對(duì)象(比如數(shù)據(jù)源、session 工廠等)。

以上就是java編程創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式單例模式的七種寫法示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式單例模式的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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