[design pattern](7) Singleton
2024-09-01 11:47:03
前言
上面的章节中，我们介绍了工厂模式，它是创建型模式的一种。本章我们将会介绍 单例模式 ，它也是创建型模式的一种。单例模式是我们比较常用的一个设计模式，也是最简单的一种设计模式。
单例模式
介绍：确保在一个jvm中某个类有且只有一个实例。
类图：
从上面的类图中，我们可以总结出以下几点：
- 单例模式需要实现一个私有的构造函数，防止有外部的语句会实例化该类。
- 单例模式需要定义一个静态成员变量，用来指向该类的唯一实例。
- 单例模式需要定义一个静态成员方法，用来返回该类唯一的实例。
单例模式的实现
单例模式的实现方式有8种，下面让我们分别来看一看这几种实现方式的区别。
饿汉模式
代码：
public class Singleton {
private Singleton() {
if (singleton != null) {
throw new RuntimeException();
}
}
private static Singleton singleton = new Singleton();
public static Singleton initSingleton() {
return singleton;
}
}
- 是否是懒加载：否
- 是否线程安全：是
- 优点：不用加锁，执行效率高。
- 缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
饿汉模式（静态代码块初始化）
代码：
public class Singleton {
private Singleton() {
if (singleton != null) {
throw new RuntimeException();
}
}
private static Singleton singleton;
static {
singleton = new Singleton();
}
public static Singleton initSingleton() {
return singleton;
}
}
- 是否是懒加载：否
- 是否线程安全：是
- 优点：不用加锁，执行效率高。
- 缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
懒汉模式
import java.util.Objects;
public class Singleton {
private Singleton() {
if (singleton != null) {
throw new RuntimeException();
}
}
private static Singleton singleton;
public static Singleton initSingleton() {
if (Objects.isNull(singleton)) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
- 是否是懒加载：是
- 是否线程安全：否
- 优点：不用加锁，执行效率高，第一次调用时初始化，避免了浪费内存。
- 缺点：非线程安全，多线程环境下，可能会产生多个实例。
懒汉模式（线程安全）
import java.util.Objects;
public class Singleton {
private Singleton() {
synchronized(Singleton.class) {
if (Objects.nonNull(singleton)) {
throw new RuntimeException();
}
}
}
private static Singleton singleton;
public static synchronized Singleton initSingleton() {
if (Objects.isNull(singleton)) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
- 是否是懒加载：是
- 是否线程安全：是
- 优点：第一次调用时初始化，避免了浪费内存。
- 缺点：实现了synchronized方法，会影响执行效率。
懒汉模式（同步代码块）
import java.util.Objects;
public class Singleton {
private Singleton() {
synchronized(Singleton.class) {
if (Objects.nonNull(singleton)) {
throw new RuntimeException();
}
}
}
private static Singleton singleton;
public static Singleton initSingleton() {
if (Objects.isNull(singleton)) {
synchronized (Singleton.class) {
singleton = new Singleton();
}
}
return singleton;
}
}
- 是否是懒加载：是
- 是否线程安全：否
- 优点：第一次调用时初始化，避免了浪费内存。
- 缺点：虽然实现了synchronized代码块，但是如果有多个线程同时实例化，那么有可能会产生多个实例。
双重检查模式
import java.util.Objects;
// 不能加Serializable,防止反序列化创建对象
public class Singleton {
private Singleton() {
// 防止反射创建对象
if (Objects.isNull(singleton)) {
synchronized (Singleton.class) {
if (Objects.isNull(singleton)) {
singleton = this;
} else {
throw new RuntimeException();
}
}
} else {
throw new RuntimeException();
}
}
private static volatile Singleton singleton;
public static Singleton initSingleton() {
if (Objects.isNull(singleton)) {
synchronized (Singleton.class) {
if(Objects.isNull(singleton)) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
- 是否是懒加载：是
- 是否线程安全：是
- 优点：第一次调用时初始化，避免了浪费内存。
- 缺点：暂无
静态内部类
public class Singleton {
private Singleton() {
if (Objects.nonNull(singleton)) {
throw new RuntimeException();
}
}
public static Singleton initSingleton() {
return SingletonInstance.singleton;
}
public static class SingletonInstance {
private static Singleton singleton = new Singleton();
}
}
- 是否是懒加载：是
- 是否线程安全：是
- 优点：第一次调用时初始化，避免了浪费内存，效率高。
- 缺点：暂无
枚举
public enum Singleton {
INSTANCE;
}
- 是否是懒加载：是
- 是否线程安全：是
- 优点：第一次调用时初始化，避免了浪费内存，效率高。
- 缺点：暂无
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