单例模式（Singleton Pattern）

单例模式（Singleton Pattern）

定义

是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例，并提供一个全局访问点。

隐藏起所有的构造方法。

属于创建型模式。

适用场景

确保任何情况下都绝对只有一个实例。
比如数据库连接池、配置文件读取、缓存等。

标准示例

1. 饿汉式单例

在单例类首次加载时，就创建实例。

• 优点：执行效率高，性能高，没有锁
• 缺点：某些情况下，可能会有内存浪费（系统中单例类很多的时候，无论是否使用，加载时都会初始化到内存）

public class HungrySingleton {
    //静态成员变量
    private static final HungrySingleton INSTANCE;
    //代码块对成员变量赋初始值
    static {
        INSTANCE = new HungrySingleton();
    }

    //私有的构造函数
    private HungrySingleton(){}

    //全局访问方法
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

2. 懒汉式单例

被外部类调用时才会创建实例。

• 优点：节省了内存
• 缺点：线程不安全问题

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton(){}

    public static LazySingleton getInstance(){
        if(instance == null){
            // 位置A
            instance = new LazySingleton();
            // 位置B
        }
        // 位置C
        return instance;
    }
}

上述代码的线程不安全体现在两种情况：

① 两个线程输出实例相同，实际上是后者覆盖了前者：
有两个线程，都执行到了位置B，这时后者会覆盖掉前者，当线程继续到位置C时，它们输出的确是同一个实例——把前者覆盖掉的那个实例。

② 两个线程同时进入非空判断条件中，然后按顺序返回，输出两个不同实例：
有两个线程，一个执行到了位置A，另一个执行到了位置B，然后位置B的线程执行到位置C，输出它的实例；位置A的也随后执行到位置B，创建了新的实例覆盖原有实例，然后执行到位置C输出该新实例。两次输出的是不同的实例。

解决懒汉式单例线程安全问题的方法一：加锁

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;
    
    private LazySingleton(){
    }

	//加锁解决线程安全问题
    public synchronized static LazySingleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

但是，这种方式会有副作用，所有的获取实例的调用，都会受到synchronized的性能影响。

解决懒汉式单例线程安全问题的方法二：双重检查

public class DoubleCheckLazySingleton {
	//加 volatile 是为了解决指令重排序的问题，保证instanc变量先创建
    private volatile static DoubleCheckLazySingleton instance;

    private DoubleCheckLazySingleton(){
    }

    public static DoubleCheckLazySingleton getInstance(){
        //第一次检查，目的是要判断是否要加锁
        if(instance == null){
            synchronized (DoubleCheckLazySingleton.class){
                //第二次检查，目的是判断是否要创建实例
                if(instance == null) {
                    instance = new DoubleCheckLazySingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

上述代码可以解决问题，只是可读性不够高。

解决懒汉式单例线程安全问题的方法三：静态内部类
利用原理：内部类只有在调用时才会被加载。

public class StaticInnerClassLazySingleton {
    private StaticInnerClassLazySingleton(){}

    public static StaticInnerClassLazySingleton getInstance(){
        return LazyInnerClass.INSTANCE;
    }

    private static class LazyInnerClass{
        private static final StaticInnerClassLazySingleton INSTANCE = new StaticInnerClassLazySingleton();
    }
}

3. 注册式单例

将每一个实例都缓存到统一的容器中，使用唯一标识获取实例

public class ContainerSingleton {
    private ContainerSingleton(){}

    private static ContainerSingleton instance;

    private static Map<String,Object> ioc = new ConcurrentHashMap<String, Object>();

    public static Object getInstance(String className){
        Object instance = null;
        if(!ioc.containsKey(className)){
            try {
                instance = Class.forName(className).newInstance();
                ioc.put(className,instance);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return  instance;
        }else{
            return ioc.get(className);
        }
    }
}

以上就是 单例模式 的全部内容，感谢阅读。