单例模式 | WZKingdom-个人博客

1.定义

确保某个类只有一个实例,并且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

2.介绍

单例模式属于创建类模式。
单例模式有以下特点：

单例类只能有一个实例。
单例类必须自己创建自己的唯一实例。
单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

3.实现

3.4 饿汉式

//单例类.   
public class Singleton {
    
    private Singleton() {//构造方法为private,防止外部代码直接通过new来构造多个对象
    }

    private static final Singleton single = new Singleton();  //在类初始化时，已经自行实例化,所以是线程安全的。

    public static Singleton getInstance() {  //通过getInstance()方法获取实例对象
        return single;
    }
}

优点：写法简单，线程安全。
缺点：没有懒加载的效果，如果没有使用过的话会造成内存浪费。

3.1 懒汉式（线程不安全）

//单例类
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton single = null;

    public static Singleton getInstance() {
        if (single == null) {
            single = new Singleton();  //在第一次调用getInstance()时才实例化，实现懒加载,所以叫懒汉式
        }
        return single;
    }
}

优点：实现了懒加载的效果。
缺点：线程不安全。

3.1 懒汉式（线程安全）

//单例类
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton single = null;

    public static synchronized Singleton getInstance() { //加上synchronized同步 
        if (single == null) {
            single = new Singleton();
        }
        return single;
    }
}

优点：实现了懒加载的效果，线程安全。
缺点：使用synchronized会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。

3.3 双重检查锁定（DCL）

public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton; //volatile 能够防止代码的重排序，保证得到的对象是初始化过

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {  //第一次检查，避免不必要的同步
            synchronized (Singleton.class) {  //同步
                if (singleton == null) {   //第二次检查，为null时才创建实例
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

优点：懒加载，线程安全，效率较高
缺点：volatile影响一点性能，高并发下有一定的缺陷，某些情况下DCL会失效，虽然概率较小。

3.5 静态内部类

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        //第一次调用getInstance方法时才加载SingletonHolder并初始化sInstance
        return SingletonHolder.sInstance;
    }
    
    //静态内部类
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton sInstance = new Singleton();
    }
}

优点：懒加载，线程安全，推荐使用

3.6 枚举单例

public enum Singleton {

    INSTANCE;   //定义一个枚举的元素，它就是Singleton的一个实例

    public void doSomething() {
    }
}

优点：线程安全，写法简单，能防止反序列化重新创建新的对象。
缺点：可读性不高，枚举会比静态常量多那么一丁点的内存。

3.7 使用容器实现单例模式

//单例管理类
public class SingletonManager {
    private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String, Object>();

    public static void registerService(String key, Object instance) {
        if (!objMap.containsKey(key)) {
            objMap.put(key, instance);//添加单例
        }
    }

    public static Object getService(String key) {
        return objMap.get(key);//获取单例
    }
}

优点：方便管理。
缺点：写法稍复杂。

4.注意事项

使用反射能够破坏单例模式，所以应该慎用反射

Constructor con = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
    con.setAccessible(true);
    // 通过反射获取实例
    Singleton singeton1 = (Singleton) con.newInstance();
    Singleton singeton2 = (Singleton) con.newInstance();
    System.out.println(singeton1==singeton2);//结果为false,singeton1和singeton2将是两个不同的实例

可以通过当第二次调用构造函数时抛出异常来防止反射破坏单例，以懒汉式为例：

public class Singleton {
    private static boolean flag = true;
    private static Singleton single = null;

    private Singleton() {
        if (flag) {
            flag = !flag;
        } else {
            throw new RuntimeException("单例模式被破坏！");
        }
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (single == null) {
            single = new Singleton();
        }
        return single;
    }
}

反序列化时也会破坏单例模式，可以通过重写readResolve方法避免，以饿汉式为例：

public class Singleton implements Serializable {
    private Singleton() {
    }

    private static final Singleton single = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {
        return single;
    }

    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {//重写readResolve()
        return single;//直接返回单例对象
    }
}

5.应用场景

频繁访问数据库或文件的对象。
工具类对象；
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；

6.优点

内存中只存在一个对象，节省了系统资源。
避免对资源的多重占用，例如一个文件操作，由于只有一个实例存在内存中，避免对同一资源文件的同时操作。

7.缺点

获取对象时不能用new
单例对象如果持有Context，那么很容易引发内存泄露。
单例模式一般没有接口，扩展很困难，若要扩展，只能修改代码来实现。