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java23种设计模式之单例设计模式详解

2021/1/28 23:46:17 文章标签:

单例设计模式详解 这里对单例设计模式中的八种实现方式进行一个详细的介绍!! 知识点引入: 单例设计模式: 所谓类的单例设计模式,就是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…

单例设计模式详解
这里对单例设计模式中的八种实现方式进行一个详细的介绍!!

知识点引入:

单例设计模式:
所谓类的单例设计模式,就是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(静态方法)。

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

代码实例讲解: 每一种实现方式都有优缺点详细分析哦!

第一种: 饿汉式(静态变量)

class Singleton{
	
	//1. 私有化构造方法,使其在外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	//2. 在本类的内部创建对象(一定要是静态共享的)
	private final static Singleton instance = new Singleton();
	
	//3. 对外提供一个公共的静态方法获取本类的对象
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
}

public class SingletonTest01 {

	public static void main(String[] args) {
		//测试
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); //true  说明是同一个对象。
		//哈希码值相同,也说明是同一个对象
		System.out.println("instance.hashCode()="+instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode()="+instance2.hashCode());
	}
}

/*
 饿汉式(静态常量)优缺点说明:
	1) 优点:这种写法比较简单,在类加载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
	2) 缺点:在类加载的时候就完成实例化,没有达到懒加载的效果。如果从始至终从未
		        使用过这个实例,就会造成内存的浪费。
	3) 这种方式基于类加载机制避免了多线程的同步问题,不过,instance在类加载时就
	       实例化,在单例模式中大多数都是调用getInstance方法, 但是导致类加载的原因
	       有很多种,因此不能确定是否有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类加载,这时
	       候初始化instance就没有达到懒加载的效果。
	4) 结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费
 */

第二种: 饿汉式(静态代码块)

class Singleton{
	
	//1. 私有化构造方法,使其在外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	//2. 在本类的内部创建对象(一定要是静态共享的)
	private static Singleton instance;
	
	static {// 在静态代码块中,创建单例对象
		instance = new Singleton();
	}
	
	//3. 对外提供一个公共的静态方法获取本类的对象
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
}

public class SingletonTest02 {

	public static void main(String[] args) {
		//测试
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); //true  说明是同一个对象。
		//哈希码值相同,也说明是同一个对象
		System.out.println("instance.hashCode()="+instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode()="+instance2.hashCode());
	}
}

/*
 饿汉式(静态代码块)优缺点说明:
	1) 这种方式和静态常量的方式其实类似,只不过是将类实例化的过程放在了静态代码块中,也是在类加载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。优缺点和静态是一样的。
	2) 结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费。
*/

第三种: 懒汉式(线程不安全)

class Singleton{
	
	//1. 私有化构造方法
	private Singleton() {}
	
	//声明本类静态共享的引用类型变量,但不创建对象
	private static Singleton instance;
	
	//提供一个公共静态的方法,当使用到该方法时才去创建instance对象
	//即懒汉式
	public static Singleton getInstance(){
		if (instance == null) { //先判断
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

public class SingletonTest02 {

	public static void main(String[] args) {
		//测试
		System.out.println("懒汉式1,线程不安全!!");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); //true  说明是同一个对象。
		//哈希码值相同,也说明是同一个对象
		System.out.println("instance.hashCode()="+instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode()="+instance2.hashCode());
	}
}

/*
懒汉式(线程不安全)优缺点说明:
	1) 起到了懒加载的效果,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 (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,这时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:在实际开发中,不推荐使用这种方式.
 */

第四种: 懒汉式(线程安全,同步方法)

class Singleton{
	
	//1. 私有化构造方法
	private Singleton() {}
	
	//声明本类静态共享的引用类型变量,但不创建对象
	private static Singleton instance;
	
	//提供一个公共静态的方法,加入同步函数处理,解决线程安全问题。
	//当使用到该方法时才去创建instance对象
	//即懒汉式
	public static synchronized Singleton getInstance(){
		if (instance == null) { //先判断
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

public class SingletonTest04 {

	public static void main(String[] args) {
		//测试
		System.out.println("懒汉式2,线程安全!!");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); //true  说明是同一个对象。
		//哈希码值相同,也说明是同一个对象
		System.out.println("instance.hashCode()="+instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode()="+instance2.hashCode());
	}
}

/*
 懒汉式(线程安全,同步方法)优缺点说明:
	1) 解决了线程不安全问题
	2) 效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法都要进行同步。而这个方法其实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:在实际开发中可用,但不推荐使用这种方式    
 */

第五种: 懒汉式(线程安全,同步代码块)

class Singleton{
	
	//1. 私有化构造方法
	private Singleton() {}
	
	//声明本类静态共享的引用类型变量,但不创建对象
	private static Singleton instance;
	
	//提供一个公共静态的方法,加入同步代码块处理。
	//注意: 这里的同步代码块处理根本解决不了线程安全问题。如果把if语句一起放到
	//同步代码块里面,解决了线程安全问题,但是效率问题依然没有解决。
	//即懒汉式
	public static Singleton getInstance(){
		if (instance == null) { //先判断
			synchronized ("锁") {
				instance = new Singleton();	
			}
		}
		return instance;
	}
}

public class SingletonTest05 {

	public static void main(String[] args) {
		//测试
		System.out.println("懒汉式3,线程安全!!");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); //true  说明是同一个对象。
		//哈希码值相同,也说明是同一个对象
		System.out.println("instance.hashCode()="+instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode()="+instance2.hashCode());
	}
}

/*
懒汉式(线程安全,同步代码块)优缺点说明:
	1) 这种方式,本意是想对第四种实现方式的改进,因为前面同步方法效率太低, 改为同步产生实例化的代码块。
	2) 但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟同步函数实现方式遇到的情形一致,假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,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。
	3) 结论:在实际开发中,不能使用这种方式
 */

第六种: 懒汉式(线程安全,双重检查)

class Singleton{
	
	//1. 私有化构造方法
	private Singleton() {}
	
	//声明本类静态共享的引用类型变量,但不创建对象
	//volatile关键字可以使该变量一旦有修改值就立马存到内存中去
	private static volatile Singleton instance;
	
	/*提供一个公共静态的方法,加入双重检查代码处理,解决线程安全问题,同时解决懒加载的问题。。
	当使用到该方法时才去创建instance对象
	即懒汉式,这种方式既解决效率问题,同时还解决线程安全问题。只是第一次创建对象的时候少
	慢一点,之后效率高。
	推荐使用!!
	*/
	public static Singleton getInstance(){
		if (instance == null) { //先判断
			synchronized (Singleton.class) {
				if (instance == null) {
					instance = new Singleton();	
				}
			}
		}
		return instance;
	}
}

public class SingletonTest06 {

	public static void main(String[] args) {
		//测试
		System.out.println("懒汉式双重检查3,线程安全!!");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); //true  说明是同一个对象。
		//哈希码值相同,也说明是同一个对象
		System.out.println("instance.hashCode()="+instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode()="+instance2.hashCode());
	}
}

/*
双重检查优缺点说明:
	1) 双重检查概念是多线程开发中常使用到的,如代码中所示,我们进行了两次if (singleton == null)检查,这样就可以保证线程安全了。
	2) 这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if (singleton == null),直接return实例化对象,也避免的反复进行方法同步.
	3) 线程安全;延迟加载;效率较高
	4) 结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式
 */

第七种: 懒汉式静态内部类完成。推荐使用

class Singleton{
	
	//1. 私有化构造方法
	private Singleton() {}
	
	//写一个静态内部类,该类中有一个静态属性Singleton
	private static class SingletonInstance{
		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
	}
	
	public static Singleton getInstance(){
		return SingletonInstance.INSTANCE;
	}
}

public class SingletonTest07 {

	public static void main(String[] args) {
		//测试
		System.out.println("使用静态内部类完成单例模式!!");
		Singleton instance = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance == instance2); //true  说明是同一个对象。
		//哈希码值相同,也说明是同一个对象
		System.out.println("instance.hashCode()="+instance.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode()="+instance2.hashCode());
	}
}

/*
静态内部类优缺点说明:
	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Singleton类被加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SingletonInstance类,从而完成Singleton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,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。
	4) 优点: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.
 */

第八种: 使用枚举可以实现单例,推荐使用

enum Singleton{
	INSTANCE; //属性
	
	public void sayOK() {
		System.out.println("ok~");
	}
}

public class SingletonTest08 {

	public static void main(String[] args) {
		Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
		Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
		System.out.println(instance == instance2);
		
		System.out.println(instance.hashCode());
		System.out.println(instance2.hashCode());
		
		instance.sayOK();
	}
}

/*
      枚举类实现单例模式是极力推荐的单例实现模式,因为枚举类型是线程安全的,并且只会加载一次,设计者充分的利用了枚举的这个特性来实现单例模式,枚举的写法非常简单,而且枚举类型是所用单例实现中唯一一种不会被破坏的单例实现模式。
  
枚举优缺点说明:
	1) 这借助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
	
说明:枚举方式属于恶汉式方式。
 */

单例模式注意事项和细节说明
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,使用单例模式可以提高系统性能。
2) 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获取对象的方法,而不是使用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)。

到此,单列设计模式的八种实现方式就分享完毕啦!


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