單例模式

• 一 官方定義
• 二 單例模式八種方式
• • 2.1 餓漢式（靜態(tài)常量）
  • • 代碼案例
    • 案例分析
  • 2.2 餓漢式（靜態(tài)代碼塊）
  • • 代碼案例
    • 案例分析
  • 2.3 懶漢式(線程不安全)
  • • 代碼案例
    • 案例分析
  • 2.4 懶漢式(線程安全，同步方法)
  • • 代碼案例
    • 案例分析
  • 2.5 懶漢式(線程不安全，同步代碼塊)
  • • 代碼案例
    • 案例分析
  • 2.6 雙重檢查 (推薦使用)
  • • 代碼案例
    • 案例分析
    • • 優(yōu)點(diǎn)
      • 可能出現(xiàn)的問(wèn)題
      • 擴(kuò)展 - Volatile
  • 2.7 靜態(tài)內(nèi)部類 （推薦使用）
  • • 代碼案例
    • 案例分析
  • 2.8 枚舉方式
  • • 代碼案例
    • 案例分析
  • 三 注意事項(xiàng)
  • 四 單例模式的使用場(chǎng)景

創(chuàng)新互聯(lián)建站專業(yè)網(wǎng)站制作、網(wǎng)站設(shè)計(jì)，集網(wǎng)站策劃、網(wǎng)站設(shè)計(jì)、網(wǎng)站制作于一體，網(wǎng)站seo、網(wǎng)站優(yōu)化、網(wǎng)站營(yíng)銷、軟文推廣等專業(yè)人才根據(jù)搜索規(guī)律編程設(shè)計(jì)，讓網(wǎng)站在運(yùn)行后，在搜索中有好的表現(xiàn)，專業(yè)設(shè)計(jì)制作為您帶來(lái)效益的網(wǎng)站！讓網(wǎng)站建設(shè)為您創(chuàng)造效益。一 官方定義

所謂類的單例設(shè)計(jì)模式，就是采取一定的方法保證在整個(gè)的軟件系統(tǒng)中，對(duì)某個(gè)類只能存在一個(gè)對(duì)象實(shí)例，并且該類只提供一個(gè)取得其對(duì)象實(shí)例的方法(靜態(tài)方法)

Spring 中的 bean 默認(rèn)都是單例模式，每個(gè)bean定義只生成一個(gè)對(duì)象實(shí)例，每次 getBean請(qǐng)求獲得的都是此實(shí)例

二 單例模式八種方式

單例模式的八種實(shí)現(xiàn)方式，如下所示

• 餓漢式(靜態(tài)常量)
• 餓漢式（靜態(tài)代碼塊）
• 懶漢式(線程不安全)
• 懶漢式(線程安全，同步方法)
• 懶漢式(線程安全，同步代碼塊)
• 雙重檢查
• 靜態(tài)內(nèi)部類
• 枚舉方式

2.1 餓漢式（靜態(tài)常量） 代碼案例

class Singleton {//一：構(gòu)造器的私有化    防止外部用構(gòu)造器...
    private Singleton() {}

    //二：類的內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象    final static
    private static final Singleton singleton = new Singleton();

    //三：對(duì)外提供公共的靜態(tài)方法    返回該類唯一的對(duì)象實(shí)例
    public static Singleton getInstance() {return singleton;
    }
}

案例分析

//案例演示 - 餓漢式
public class SingletonDemo {public static void main(String[] args) {//      方式一：靜態(tài)常量
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance1); //true
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance1.hashCode());
}

通過(guò)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)返回的是同一個(gè)對(duì)象所以單例模式是實(shí)現(xiàn)的。

寫法分析
優(yōu)勢(shì)： 簡(jiǎn)單 避免多線程的同步問(wèn)題
劣勢(shì)： 沒(méi)有達(dá)到懶加載的效果 內(nèi)存的浪費(fèi)

2.2 餓漢式（靜態(tài)代碼塊） 代碼案例

//方式二：靜態(tài)代碼塊的方式
class Singleton {//構(gòu)造器私有化
    private Singleton() {}

    //類的內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象
    private static final Singleton singleton;

    static {singleton = new Singleton();
    }

    //對(duì)外提供公共的靜態(tài)的方法
    public static Singleton getInstance() {return singleton;
    }
}

案例分析

優(yōu)勢(shì)： 簡(jiǎn)單 避免多線程的同步問(wèn)題
劣勢(shì)： 沒(méi)有達(dá)到懶加載的效果 內(nèi)存的浪費(fèi)

2.3 懶漢式(線程不安全) 代碼案例

class Singleton{//構(gòu)造器私有化
    private Singleton(){}

    //類的內(nèi)部提供對(duì)象
    private static Singleton singleton;

    //對(duì)外提供公共的靜態(tài)方法的時(shí)候，來(lái)判斷
    public static Singleton getInstance(){if (singleton == null){singleton = new Singleton();
        }

        return singleton;
    }

}

案例分析

優(yōu)勢(shì)：起到了懶加載的效果 不會(huì)造成內(nèi)存浪費(fèi)

在使用到的時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建對(duì)象。判斷有無(wú)對(duì)象，有則返回，無(wú)創(chuàng)建后再返回

劣勢(shì)：只能在單線程下使用，多線程情況下線程不安全 不推薦這種方式的

① 在多線程的情況下，有一個(gè)對(duì)象進(jìn)入if判斷通過(guò)，還沒(méi)執(zhí)行到創(chuàng)建對(duì)象這一步驟時(shí)
② 有另外一個(gè)對(duì)象也進(jìn)入了if判斷，也通過(guò)了。
此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)多個(gè)實(shí)例，造成線程不安全。

2.4 懶漢式(線程安全，同步方法)

在獲取對(duì)象的靜態(tài)方法上添加 synchronized 關(guān)鍵字，實(shí)現(xiàn)同步方法。解決線程不安全問(wèn)題。

代碼案例

//加入同步處理  同步方法
class Singleton{//構(gòu)造器私有化
    private Singleton(){}

    //類的內(nèi)部提供對(duì)象
    private static Singleton singleton;

    //對(duì)外提供公共的靜態(tài)方法的時(shí)候，來(lái)判斷
    public static synchronized Singleton getInstance(){if (singleton == null){singleton = new Singleton();
        }

        return singleton;
    }

}

案例分析

解決了線程安全問(wèn)題，但是效率太低

每一個(gè)線程需求拿實(shí)例的時(shí)候都要在外面等候另一線程處理完

2.5 懶漢式(線程不安全，同步代碼塊)

將實(shí)例化對(duì)象過(guò)程放入同步代碼塊中

代碼案例

//加入同步處理 - 同步代碼塊的方式  不推薦的
class Singleton{//構(gòu)造器私有化
    private Singleton(){}

    //類的內(nèi)部提供對(duì)象
    private static Singleton singleton;

    //對(duì)外提供公共的靜態(tài)方法的時(shí)候，來(lái)判斷
    public static Singleton getInstance(){if (singleton == null){synchronized (Singleton.class){singleton = new Singleton();
            }

        }

        return singleton;
    }

}

案例分析

不推薦的，解決不了線程的安全問(wèn)題

這種方式本意是想解決同步方法的問(wèn)題。但是我們分析一下。在多線程情況下還是有可能創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例的問(wèn)題。

2.6 雙重檢查 (推薦使用) 代碼案例

class Singleton{private Singleton(){}
    //禁止指令重排
    private static volatile Singleton singleton;
    //加入雙重檢查機(jī)制
    public static Singleton getInstance(){if (singleton == null){synchronized (Singleton.class){if (singleton == null){singleton = new Singleton();
                }
            }
        }

        return singleton;
    }
}

案例分析 優(yōu)點(diǎn)

線程安全

解決了線程安全問(wèn)題
① 多線程時(shí)，若兩個(gè)線程同時(shí)滿足第一層非空判斷，等待調(diào)用同步代碼塊。
② 由于添加了synchronized ，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程進(jìn)來(lái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)Singleton對(duì)象為空，進(jìn)行創(chuàng)建對(duì)象并返回。
③ 當(dāng)另外一個(gè)線程調(diào)用同步代碼塊時(shí)，進(jìn)行再次對(duì)象非空判斷，發(fā)現(xiàn)對(duì)象已經(jīng)創(chuàng)建成功。不在執(zhí)行創(chuàng)建對(duì)象流程，返回已有對(duì)象

懶加載

使用到對(duì)象時(shí)才創(chuàng)建，不會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)

效率很高

先進(jìn)性了singleton 是否為空的判斷，singleton 如果不為空直接返回結(jié)果。倘若無(wú)第一層判空，多線程時(shí)每次都要進(jìn)行synchronized 等待其他線程處理結(jié)束，才能進(jìn)入內(nèi)部非空判斷，效率相對(duì)低。

可能出現(xiàn)的問(wèn)題

我們認(rèn)為的 new Singleton() 操作

1）分配內(nèi)存地址 M
2）在內(nèi)存 M 上初始化Singleton 對(duì)象
3）將M的地址賦值給 instance 對(duì)象

JVM編譯優(yōu)化后（指令重排）可能的 new Singleton() 操作

1）分配內(nèi)存地址 M
2）將M的地址賦值給instance變量
3）在內(nèi)存M上初始化 Singleton 對(duì)象

這就有可能出現(xiàn)空指針異常
異常發(fā)生過(guò)程

解決方式：關(guān)鍵字 Volatile 來(lái)禁止指令重排

擴(kuò)展 - Volatile

輕量級(jí)的同步機(jī)制 （低配版） 沒(méi)有保證原子性
三大特性
保證可見(jiàn)性
其中一個(gè)線程修改了主內(nèi)存共享變量的值，要寫回主內(nèi)存，并要及時(shí)通知其他線程可見(jiàn)
沒(méi)有保證原子性
沒(méi)法（不能保證）不可分割，完整，要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗
禁止指令重排
和底層內(nèi)存屏障相關(guān) 避免多線程下出現(xiàn)指令亂序的情況

擴(kuò)展-線程切換

Java的一條語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的cpu指令可能是多條，其中任意一條cpu指令在執(zhí)行完都可能發(fā)生線程切換
count += 1，對(duì)應(yīng)cpu 指令如下：

1）將變量count從內(nèi)存加載到cpu寄存器
2）寄存器中 +1
3）將結(jié)果寫入內(nèi)存（緩存機(jī)制寫入的可能是cpu而不是內(nèi)存）

2.7 靜態(tài)內(nèi)部類 （推薦使用） 代碼案例

class Singleton{private Singleton(){}

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

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

案例分析

①當(dāng)Singleton類加載時(shí)，靜態(tài)內(nèi)部類是不會(huì)加載的。
②只有調(diào)用getInstance方法用到了SingletonInstance.INSTANCE靜態(tài)變量時(shí)導(dǎo)致SingletonInstance靜態(tài)內(nèi)部類進(jìn)行加載。

不會(huì)出現(xiàn)線程安全問(wèn)題
JVM來(lái)幫我們保證了線程的安全性
利用靜態(tài)內(nèi)部類的特點(diǎn)，效率也很高，實(shí)際開(kāi)發(fā)中推薦使用的

2.8 枚舉方式 代碼案例

public class EnumDemo {public static void main(String[] args) {//驗(yàn)證其正確性
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance1 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance1); //true
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance1.hashCode());

    }
}

enum Singleton{INSTANCE; //屬性
}

案例分析

不僅可以避免線程安全問(wèn)題 還可以防止反序列化重新創(chuàng)建對(duì)象。推薦使用

三 注意事項(xiàng)

1. 單例模式保證了系統(tǒng)內(nèi)存中該類只存在一個(gè)對(duì)象，節(jié)省了系統(tǒng)資源，對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建銷毀的對(duì)象，使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能
2. 當(dāng)想實(shí)例化一個(gè)單例類的時(shí)候，必須要記住使用相應(yīng)的獲取對(duì)象的方法，而不是使用 new

四 單例模式的使用場(chǎng)景

• 對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建銷毀的對(duì)象
• 重量級(jí)的對(duì)象（創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過(guò)多，或者耗費(fèi)資源過(guò)多）
• 經(jīng)常使用到的對(duì)象
• 工具類對(duì)象
• 數(shù)據(jù)源，session。。。。

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文章標(biāo)題：設(shè)計(jì)模式-單例模式（一）-創(chuàng)新互聯(lián)
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