介绍
采取一定的方法保证在整个软件系统中，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实例对象的方法（静态方法）
主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。
如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。
优点
- 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
- 避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。
缺点
- 没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。
使用场景
-
需要频繁的进行创建和销毁的对象
-
创建对象时，耗时过多或者耗费资源过多（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)
实现
1.饿汉式（静态常量）
步骤：
- 构造器私有化（防止 new 对象）
- 类的内部创建对象
- 对外暴露一个静态的公共方法，返回实例对象
- 代码实现
public class SingleInstance {
public static void main(String[] args) {
SingleInstance01 s1 = SingleInstance01.getInstance();
SingleInstance01 s2 = SingleInstance01.getInstance();
if(s1 == s2){
System.out.println("饿汉式的单例模式");
}
}
}
//饿汉式（静态常量）
class SingleInstance01{
//1.定义一个静态成员变量存储对象
private final static SingleInstance01 ins = new SingleInstance01();
//2.私有构造器
private SingleInstance01(){
}
//3.返回对象
public static SingleInstance01 getInstance(){
return ins;
}
}
优缺点
-
优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
-
缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getlnstance方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费
2.饿汉式（静态代码块）
public class SingleInstance {
public static void main(String[] args) {
SingleInstance0 s0 = SingleInstance0.getInstance();
SingleInstance0 s00 = SingleInstance0.getInstance();
if(s0 == s00){
System.out.println("饿汉式的单例模式 -- 静态代码块");
}
}
}
//饿汉式（静态代码块）
class SingleInstance0{
//1.定义一个静态成员变量存储对象
private static SingleInstance0 ins;
static{
ins = new SingleInstance0();
}
//2.私有构造器
private SingleInstance0(){
}
//3.返回对象
public static SingleInstance0 getInstance(){
return ins;
}
}
**优缺点**
这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类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。优缺点和上面是一样的。
结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费
3.懒汉式（线程不安全）
使用到该对象时，才去创建该单例对象
缺点：
- 只能在单线程中使用
- 如果在多线程下，一个线程进入了
if(ins == null)判断语句，还没来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这个时候便会产生多个实例。
public class SingleInstance {
public static void main(String[] args) {
SingleInstance02 s3 = SingleInstance02.getInstance();
SingleInstance02 s4 = SingleInstance02.getInstance();
if(s3 == s4){
System.out.println("懒汉式的单例模式(线程不安全)");
}
}
}
//懒汉式（线程不安全）
class SingleInstance02{
//1.定义一个静态成员变量存储对象
private static SingleInstance02 ins;
//2.私有构造器
private SingleInstance02(){
}
//3.返回对象
public static SingleInstance02 getInstance(){
//如果ins为空，则为第一次创建
if(ins == null){
ins = new SingleInstance02();
}
return ins;
}
}
优缺点
- 起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。
- 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，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
结论：在实际开发中，不要使用这种方式
4.懒汉式（线程安全，同步方法）
public class SingleInstance {
public static void main(String[] args) {
SingleInstance03 s5 = SingleInstance03.getInstance();
SingleInstance03 s6 = SingleInstance03.getInstance();
if(s5 == s6){
System.out.println("懒汉式的单例模式(线程安全，效率低)");
}
}
}
//懒汉式(线程安全)
class SingleInstance03{
//1.定义一个静态成员变量存储对象
private static SingleInstance03 ins;
//2.私有构造器
private SingleInstance03(){
}
//3.返回对象
public static synchronized SingleInstance03 getInstance(){
//如果ins为空，则为第一次创建
if(ins == null){
ins = new SingleInstance03();
}
return ins;
}
}
优缺点
- 优点：解决了线程不安全问题
- 缺点：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
结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式
5.懒汉式（线程不安全，同步代码块）
public class SingleInstance {
public static void main(String[] args) {
SingleInstance04 s1 = SingleInstance04.getInstance();
SingleInstance04 s2 = SingleInstance04.getInstance();
if(s1 == s2){
System.out.println("懒汉式的单例模式(线程不安全)");
}
}
}
class SingleInstance04{
//1.定义一个静态成员变量存储对象
private static SingleInstance04 ins;
//2.私有构造器
private SingleInstance04(){
}
//3.返回对象
public static SingleInstance04 getInstance(){
//如果ins为空，则为第一次创建
//还是线程不安全，这里可能有多个线程同时通过if(语句)
if(ins == null){
synchronized(SingleInstance.class){
ins = new SingleInstance04();
}
}
return ins;
}
}
优缺点
-
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的代码块
-
但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种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
结论：在实际开发中，不能使用这种方式
6.双重检查（线程安全）
public class SingleInstance {
public static void main(String[] args) {
SingleInstance05 s1 = SingleInstance05.getInstance();
SingleInstance05 s2 = SingleInstance05.getInstance();
if(s1 == s2){
System.out.println("双重检查，线程安全");
}
}
}
//双重检查
class SingleInstance05{
//1.定义一个静态成员变量存储对象
private static volatile SingleInstance05 ins;
//2.私有构造器
private SingleInstance05(){
}
//3.返回对象
public static SingleInstance05 getInstance(){
//如果ins为空，则为第一次创建
//这里可能有多个线程同时通过if(语句)
if(ins == null){
//假设有多个线程执行到这个，但是只有一个线程能执行下面的代码块，其他线程需要等待
synchronized(SingleInstance.class){
//第一个线程执行结束之前（已经创建了实例，但是还没有返回实例），
//第二个线程进入到代码块，会判断实例是否为空，
//因为实例使用了volatile修饰，可以在其他线程的运行过程中看到实例的状态
if(ins == null){
ins = new SingleInstance05();
}
}
}
return ins;
}
}
优缺点
Double-Check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。- 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. - 线程安全；延迟加载；效率较高
结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式
7.静态内部类（线程安全）
//静态内部类
class SingleInstance06{
//1.静态内部类
private static class SingleInstances{
private static final SingleInstance06 ins = new SingleInstance06();
}
//2.私有构造器
private SingleInstance06(){
}
//4.返回对象
public static SingleInstance06 getInstance(){
return SingleInstances.ins;
}
}
优缺点
-
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
- 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
- 静态内部类方式在
SingleInstance06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SingleInstances类，从而完成SingleInstance06的实例化。 - 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。
结论：推荐使用
8.枚举
- 可以避免多线程同步问题
- 可以防止反序列化重新创建新的对象
- 推荐使用
public class SingleInstance {
public static void main(String[] args) {
SingleInstance07 s7 = SingleInstance07.INS;
SingleInstance07 s8 = SingleInstance07.INS;
if(s7 == s8){
s7.test();
System.out.println("枚举实现单例模式");
s8.test();
}
}
}
//枚举
enum SingleInstance07{
INS;
public void test(){
System.out.println("success");
}
}