实现单例模式的八种方法

简介

单例模式是一种常用的软件设计模式,其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在。
许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象,这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中,该服务器的配置信息存放在一个文件中,这些配置数据由一个单例对象统一读取,然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

基本的实现思路

单例模式要求类有返回对象引用(永远是同一个)和获得该对象的方法(必须是静态方法,通常使用getInstance())。
单例的实现主要是通过以下两个步骤:

  1. 将该类的构造方法定义为私有方法,这样其它地方的代码就无法通过调用该类的构造方法来实例化该类的对象,只有通过该类提供的静态方法来得到该类的唯一对象。
  2. 在该类内提供一个静态方法,当我们调用这个方法时,如果类持有的引用不为空就返回这个引用,如果类保持的引用为空就创建该类的实例并将实例的引用赋予该类保持的引用。

注意事项

单例模式在多线程的应用场合下必须小心使用。如果当唯一实例尚未创建时,有两个线程同时调用创建方法,那么它们同时没有检测到唯一实例的存在,从而同时各自创建了一个实例,这样就有两个实例被构造出来,从而违反了单例模式中实例唯一的原则。
解决这个问题的办法是为指示类是否已经实例化的变量提供一个互斥锁(虽然这样会降低效率)。

单例模式的八种写法

  1. 饿汉式(静态常量)[可用]

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。

package leif.tests;

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {
        return SINGLETON;
    }
}
  1. 饿汉式(静态代码块)[可用]

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。

package leif.tests;

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    static {
        singleton = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
}
  1. 懒汉式(线程不安全)[不可用]

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。

package leif.tests;

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static Singleton singleton = null;

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }

        return singleton;
    }
}
  1. 懒汉式(线程安全,同步方法)[不推荐用]

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。

package leif.tests;

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static Singleton singleton = null;

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }

        return singleton;
    }
}
  1. 懒汉式(线程安全,同步代码块)[不可用]

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代码块,但是这种同步并不能起到线程同步的作用,跟第三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。

package leif.tests;

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static Singleton singleton = null;

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

        return singleton;
    }
}
  1. 双重检查[推荐用]

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,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。

package leif.tests;

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static volatile Singleton singleton = null;

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

        return singleton;
    }
}
  1. 静态内部类[推荐用]

这种方式跟饿汉式采用的机制类似,但又有不同,两者都是采用了类加载的机制来保证初始化实例时只有一个线程,不同的是在饿汉式只要Singleton类被加载就会被实例化,没有Lazy-Loading的作用,而静态内部类方式在Singleton类被加载时并不会立即实例化,而是在需要实例化时调用getInstance方法,才会加载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。

package leif.tests;

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.SINGLETON;
    }
}
  1. 枚举[推荐用]

借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式,不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象。可能是因为枚举在JDK1.5中才添加,所以在实际项目开发中,很少见人这么写过。

package leif.tests;

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void whateverMethod() {}
}
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 161,513评论 4 369
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 68,312评论 1 305
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 111,124评论 0 254
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,529评论 0 217
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,937评论 3 295
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,913评论 1 224
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 32,084评论 2 317
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,816评论 0 205
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,593评论 1 249
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,788评论 2 253
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,267评论 1 265
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,601评论 3 261
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,265评论 3 241
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,158评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,953评论 0 201
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 36,066评论 2 285
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,852评论 2 277

推荐阅读更多精彩内容

  • 单例模式是最常用到的设计模式之一,熟悉设计模式的朋友对单例模式都不会陌生。一般介绍单例模式的书籍都会提到饿汉式和懒...
    黑客不黑撒阅读 164评论 0 0
  • 2018.9.18 星期 二 珠海晴 最近各种学习都凑到一块了,很喜欢这种充实,每天都进步一点的日子...
    wu溧蕙阅读 151评论 0 2
  • 2017,新的一年,经常会有一些不适合自己的想法。迷茫、彷徨.... 在遇到喜欢的人和事物面前,还能像十八岁时那样...
    特么阅读 181评论 0 0
  • 老人回来了,拖着伤痕累累、疲惫不堪的身躯和那条被鲨鱼啃嗜得只剩骨架的十八英尺长的大鱼回来了。 老人八十...
    奔跑的慢企鹅阅读 762评论 2 2