单例模式

单例模式

采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法。

单例模式有八种方式：

1、饿汉式（静态常量）

2、饿汉式（静态代码块）

3、懒汉式（线程不安全）

4、懒汉式（线程安全，同步方法）

5、懒汉式（线程安全，同步代码块）

6、双重检查

7、静态内部类

8、枚举

细节说明：

1、单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可用提高系统性能

2、当想实例化一个单例类时，只能是使用获取对象的方法，而不是new

3、单例模式使用的场景：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（即重量级对象），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（比如数据源、session工厂等）

饿汉式（静态常量）

步骤如下：

构造器私有化
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法

/**单例模式，饿汉式（静态常量）
 */
public class SingleOne {
    /**
     * 构造器私有化，外部可以new
     */
    private SingleOne(){
    }
    /**
     * 本类内部创建对象实例
     */
    private final static SingleOne instance = new SingleOne();
    /**
     * 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
     * @return
     */
    public static SingleOne getInstance(){
        return instance;
    }
}

调用结果为true

SingleOne instance1 = SingleOne.getInstance();
SingleOne instance2 = SingleOne.getInstance();
System.out.println(instance1==instance2);
//而且两者的hashcode也是一样的
System.out.println(instance1.hashCode());
System.out.println(instance2.hashCode());

优缺点：

1、优点：写法简单，就是在类装载的时候就完成实例化，避免了线程同步问题。

2、缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存浪费。

饿汉式（静态代码块）

代码示例

/**
 * 单例模式，饿汉式（静态代码块）
 */
public class SingleTwo {
    //构造器私有化，外部能new
    private SingleTwo(){
    }
    //本类内部创建对象实例
    private static SingleTwo instance;
    static {
        //在静态代码块中，创建单例对象
        instance = new SingleTwo();
    }
    //提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static SingleTwo getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点：

1、这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类似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。优缺点同上。

2、结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费。

懒汉式（线程不安全）

代码示例

/**
 * 单例模式，懒汉式（线程不安全）
 */
public class SingleThree {
    private static SingleThree instance;
    private SingleThree(){
    }
    /**
     * 提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance
     * @return instance
     */
    public static SingleThree getInstance(){
        if (instance==null){
            instance = new SingleThree();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：

1、起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用

2、如果在多线程下，一个线程进入了if判断语句块，还没有来得及往下执行，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

3、结论：实际开发中，不使用

懒汉式（线程安全，同步方法）

代码示例

/**
 * 单例模式，懒汉式（线程安全，同步方法）
 */
public class SingleFour {
    private static SingleFour instance;
    private SingleFour(){
    }
    /**
     * 加一段同步代码，解决线程安全问题
     * @return instance
     */
    public static synchronized SingleFour getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new SingleFour();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：

1、解决了线程不安全问题

2、效率低下，每个线程在想获得类的实例化时执行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。方法进行同步效率太低。

3、结论：实际开发中，不使用

懒汉式（线程安全，同步代码块）

代码示例：

/**单例模式，懒汉式（线程安全，同步代码块）
 */
public class SingleFive {
    private SingleFive(){
    }
    private static SingleFive instance;
    public static SingleFive getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (SingleFive.class) {
                instance = new SingleFive();
            }
        }
        return instance;
    }
}

这个还不如上面的例子，同步代码块同步了个寂寞，因为它连线程安全都做不到，不用这个

双重检查

代码示例：

/**
 * 单例模式，双重检查
 */
public class SingleSix {
    private static volatile SingleSix instance;
    private SingleSix(){}
    public static SingleSix getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (SingleSix.class){
                if (instance == null){
                    instance = new SingleSix();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：

1、Double-Check概念是多线程开发中常用到的，如代码中所示，进行两次if检查，这样就可以保证线程安全了

2、这样，实例化代码只用检查一次，后面再次访问时，判断if直接return实例化对象，也避免了反复进行方法同步

3、线程安全，延迟加载，效率较高

4、结论：实际开发中，推荐使用

静态内部类

代码示例：

/**
 * 单例模式，静态内部类
 */
public class SingleSeven {
    private SingleSeven(){}
    private static class SingleInstance{
        private static final SingleSeven INSTANCE = new SingleSeven();
    }
    public static SingleSeven getInstance(){
        return SingleInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点：

1、这种方式采用了类加载的机制来保证初始化实例时只有一个线程

2、静态内部类方式在类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时调用getInstance方法，才会装载SingleInstance类，从而完成单例的实例化

3、类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的进程是无法进入的

4、避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

5、结论：推荐使用

枚举

代码示例：

/**
 * 单例模式，枚举
 */
public enum SingleEight {
    INSTANCE;
    public void doSomething(){
        System.out.println("say hello");
    }
}

调用的时候发现hashcode一致

SingleEight instance1 = SingleEight.INSTANCE;
SingleEight instance2 = SingleEight.INSTANCE;
System.out.println(instance1==instance2);
System.out.println(instance1.hashCode());
System.out.println(instance2.hashCode());

优缺点：

1、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

2、这种方式是《Effective Java》作者Josh Bloch提倡的方式

3、结论：推荐使用