死磕设计模式之单例模式,饿汉、懒汉统统搞定

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单例模式

单例模式可能是代码最少的模式了,但是少不一定意味着简单,想要用好、用对单例模式,还真得费一番脑筋。本文对Java中常见的单例模式写法做了一个总结,如有错漏之处,恳请读者指正

饿汉

1.饿汉如果应用程序总是创建并使用单例实例或在创建和运行时开销不大

classSingle {private
 Single(){}
 private static
 Single
 single= newSingle();
 public static Single
 getInstance(){
 return
 single;
 }

饿汉式单例在类加载初始化时就创建好一个静态的对象供外部使用,除非系统重启,这个对象不会改变,所以本身就是线程安全的。

Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。(事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论,姑且闭着眼就认为反射机制不存在。)

懒汉

2.懒汉如果开销比较大,希望用到时才创建就要考虑延迟实例化 Singleton的初始化需要某些外部资源(比如网络或存储设备),下面这种写法是线程安全的,因为当同时有多个线程在执行getInstance的时候,如果没有 2 的if,有可能在第一个if 1处发现都是 null,在synchronized代码块执行的完的时候,有可能有多个线程正等在synchronized外面,这个时候等synchronized 代码块执行完,还是会再走new Single();所以,此时就不是单例了,因此 //2 处的if必须要有。

class
 Single
 {private
 Single(){}
private static Single
 single= null;
public static Single
getInstance(){
if ( single == null ) { 
//1
 synchronized (Single.class) {
 if ( single == null) { 
 single = newSingle();
 }
 }
 }
 return
 single;
 }
}

这种写法能够在多线程中很好的工作,但是每次调用getInstance方法时都需要进行同步,造成不必要的同步开销,而且大部分时候我们是用不到同步的,所以不建议用这种模式

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静态内部类

classSingle
 {
privateSingle(){}
 privatestatic class
 SingleHandler
{private static Single
 single = new
 Single();
 }
 public static Single
 getInstance(){
 return Single.
SingleHandler.single;
 }

这里创建了一个内部静态类,通过内部类的机制使得单例对象可以延迟加载,同时内部类相当于是外部类的静态部分,所以可以通过jvm来保证其线程安全。这种形式比较推荐。

枚举

publicclassSingle {
 private Single(){}
 public enum
 SingleEnum
 { singleHandler;
 private Single single;
 privateSingleEnum () {
 single = new
 Single();
 }
 public Single getSingle() {
 return single;
 }
 }
 public static Single
 getInstacne() {
 return
 SingleEnum.singleHandler.getSingle();
 }
}

枚举实现单例的方法最简单,这是因为 Enum 类的创建本身是就是线程安全的,这一点和静态内部类相似,因此我们不必去关心什么 DCL (double checked locking)问题。枚举的思想其实是通过共有的静态 final 与为每个枚举常量导出实例的类,由于没有可访问的构造器,所以不能调用枚举常量的构造方法去生成对应的对象,因此在《Effective Java》 中,枚举类型为类型安全的枚举模式,枚举也被称为单例的泛型化。

单例模式的应用场景

前面分析了单例模式的结构与特点,以下是它通常适用的场景的特点。

  • 在应用场景中,某类只要求生成一个对象的时候,如一个班中的班长、每个人的身份证号等。
  • 当对象需要被共享的场合。由于单例模式只允许创建一个对象,共享该对象可以节省内存,并加快对象访问速度。如 Web 中的配置对象、数据库的连接池等。
  • 当某类需要频繁实例化,而创建的对象又频繁被销毁的时候,如多线程的线程池、网络连接池等。

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