Java kotlin对于单例模式的实现

一、单例模式的特点

1、单例类只能有一个实例
2、单例类必须创建自己的唯一实例
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例
5、单例模式保证了全局对象的唯一性

二、线程安全问题

在获取单例对象时,要保证不能产生多个实例对象,由于使用单例对象时,单例对象内的实例变量是会被多线程共享的,所以为了避免这种问题的出现我们需要使用无状态对象,其不会因为多个线程的调度而破坏自身的状态导致线程安全问题

三、单例模式的实现

1、饿汉式(静态常量) 可用

public class Singleton {
   private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
   private Singleton(){}
   public static Singleton getInstance(){
       return INSTANCE;
   }
}

优点:写法简单,在类装载时就完成了初始化,避免了线程同步问题
缺点:在类装载的时候就完成初始化,没有达到Lazy loading的效果 ,如果没有用过这个实例,则会造成内存的浪费

2、饿汉式(静态代码块) 可用

public class Singleton1{
    private static Singleton1 instance;

    static {
        instance = new Singleton1();
    }

    private Singleton1(){}

    public static Singleton1 getInstance(){
        return instance;
    }
}

其优缺点与上面那种方式是一样的 只是写法不同

如果使用kotlin书写饿汉式单例如下:

object SingletonKT {
}

只需使用 object 进行对象声明即可

3、懒汉式(线程不安全) 不可用

Java实现
public class Singleton2{
    private static Singleton2 instance;

    private Singleton2(){}

    public static  Singleton2 getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new Singleton2();
        }
        return instance;
    }
}
Kotlin实现
class SingletonDemo private constructor(){
    companion object{
        private var instance:SingletonDemo ?= null

        get(){
            if (field == null){
                field = SingletonDemo()
            }
            return field
        }

        fun get():SingletonDemo{
            //这里不用getInstance作为为方法名,是因为在伴生对象声明时
            // ,内部已有getInstance方法,所以只能取其他名字
            return instance!!
        }
    }
}

优点:这种写法起到了Lazy Loading的效果
缺点:只能在单线程中使用,在多线程下有一定几率会出现多个实例

4、懒汉式(线程安全,同步方法) 不推荐用

Java实现
public class Singleton3{
    private static Singleton3 instance;

    private Singleton3(){}

    public static synchronized Singleton3 getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new Singleton3();
        }
        return instance;
    }
}
Kotlin实现
class SingletonDemo private constructor(){
    companion object{
        private var instance:SingletonDemo ?= null

        get(){
            if (field == null){
                field = SingletonDemo()
            }
            return field
        }

        @Synchronized
        fun get():SingletonDemo{
            //这里不用getInstance作为为方法名,是因为在伴生对象声明时
            // ,内部已有getInstance方法,所以只能取其他名字
            return instance!!
        }
    }
}

优点:线程同步
缺点:加锁效率太低

5、懒汉式(线程安全,同步代码块) 不可用

Java实现
public class Singleton4{
    private static Singleton4 instance;

    private Singleton4(){}

    public static Singleton4 getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized(Singleton4.class){
                instance = new Singleton4();  
            }
        }
        return instance;
    }
}

优点:效率较同步方法来说,效率提高了
缺点:并没有起到同步效果,会出现多个实例

6、双重检查 推荐使用

Java实现
public class Singleton5{
    private static volatile Singleton5 instance;
    
    private Singleton5(){}
    
    public static Singleton5 getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton5.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton5();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
Kotlin实现
class SingletonDemo1 private constructor(){
    companion object{
        val instance:SingletonDemo1 by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED){
            SingletonDemo1()
        }
    }
}

优点:线程安全,延迟加载,效率较高

7、静态内部类 推荐使用

Java实现
public class Singleton6{
    private Singleton6(){}
    
    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton6 INSTANCE = new Singleton6();
    }
    
    public static Singleton6 getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}
Kotlin实现
class Singleton6{
    private Singleton6(){}

    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton6 INSTANCE = new Singleton6();
    }

    public static Singleton6 getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优点:避免了线程不安全,延迟加载,效率高

8、枚举 推荐使用

Java实现
enum  Singleton7{
    INSTANCE;
}

优点:避免多线程同步,还能反序列化重新创建新的对象

四、单例对象使用场景

• 需要频繁的进行创建和销毁的对象
• 创建对象时耗时过多或耗费资源过多,但又经常用到的对象
• 工具类对象
• 频繁访问数据库或文件的对象

五、单例与静态方法的区别

单例模式:可以实例化,方法可以重写,因此灵活性较大
静态方法:不需要实例化,因此不会在堆空间占用空间

选择:如果不需要依赖于其他类或资源时,用静态方法,这时就是一个面向过程的函数而已,如果需要依赖其他类的实例,或者需要某些资源时,用单例

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