Java设计模式-单例模式:单例的六种实现

    xiaoxiao2022-07-12  163

    确保某一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

    UML类图

    单例类的构造函数是 private 内部私有的,确保外部不能通过 new 的方式创建新对象,内部自行实例化,并对外提供一个访问该单一实例的静态的方法 Instance() 。

    单例模式的实现

    普通饿汉式

    /** * 普通饿汉式 * * @author anlingyi */ public class Singleton { /** * 类加载时进行实例化对象 */ private static final Singleton SINGLETON = new Singleton(); /** * 私有构造,防止外部new对象 */ private Singleton() { } /** * 通过静态方法获取对象实例 * * @return */ public static Singleton getInstance() { return SINGLETON; } public void say() { System.out.println("普通饿汉式:Hello World!"); } } 复制代码

    调用方式:

    Singleton singleton = Singleton.getInstance(); singleton.say(); 复制代码

    优缺点

    优点:类加载时就进行实例化,之后的操作效率会很高。

    缺点:由于类加载时就进行实例化,如果后续不对此类进行任何操作,就会导致内存的浪费。

    线程不安全的懒汉式

    /** * 懒汉式(线程不安全) * * @author anlingyi */ public class SingletonTwo { private static SingletonTwo instance; /** * 私有构造,防止外部new对象 */ private SingletonTwo() { } /** * 通过静态方法获取对象实例 * * @return */ public static SingletonTwo getInstance() { if(instance == null) { instance = new SingletonTwo(); } return instance; } public void say() { System.out.println("懒汉式(线程不安全):Hello World!"); } } 复制代码

    调用方式:

    SingletonTwo singleton = SingletonTwo.getInstance(); singleton.say(); 复制代码

    优缺点

    优点:在第一次调用的时候才进行实例化。

    缺点:当多个线程同时进入到 if(instance == null) {...} 时,会创建多个对象。

    同步锁懒汉式

    /** * 同步锁懒汉式(线程安全,效率低) * * @author anlingyi */ public class SingletonThree { private static SingletonThree instance; /** * 私有构造,防止外部new对象 */ private SingletonThree() { } /** * 通过静态方法获取对象实例 * * @return */ public static synchronized SingletonThree getInstance() { if(instance == null) { instance = new SingletonThree(); } return instance; } public void say() { System.out.println("同步锁懒汉式(线程安全,效率低):Hello World!"); } } 复制代码

    调用方式:

    SingletonThree singleton = SingletonThree.getInstance(); singleton.say(); 复制代码

    优缺点

    优点:在第一次调用的时候才进行实例化,且线程安全。

    缺点:使用 synchronized 的方式对方法加锁,会影响效率。

    双重校验锁懒汉式

    /** * 双重校验锁懒汉式(线程安全,且多线程环境下可以保持高性能) * * @author anlingyi */ public class SingletonFour { /** * volatile是为了防止指令重排序 */ private static volatile SingletonFour instance; /** * 私有构造,防止外部new对象 */ private SingletonFour() { } /** * 通过静态方法获取对象实例 * * @return */ public static SingletonFour getInstance() { if(instance == null) { synchronized (SingletonFour.class) { if(instance == null) { instance = new SingletonFour(); } } } return instance; } public void say() { System.out.println("双重校验锁懒汉式(线程安全,且多线程环境下可以保持高性能):Hello World!"); } } 复制代码

    调用方式:

    SingletonFour singleton = SingletonFour.getInstance(); singleton.say(); 复制代码

    优缺点

    优点:在第一次调用的时候才进行实例化,且线程安全,效率较高。

    缺点:实现复杂,且 volatile 需要在JDK1.5之后的版本才能确保安全。

    静态内部类懒汉式

    /** * 静态内部类懒汉式 * * @author anlingyi */ public class SingletonFive { /** * 私有构造,防止外部new对象 */ private SingletonFive() { } /** * 通过静态方法获取对象实例 * * @return */ public static SingletonFive getInstance() { return Singleton.SINGLETON; } public void say() { System.out.println("静态内部类懒汉式:Hello World!"); } /** * 静态内部类实例化对象 */ private static class Singleton { /** * 类加载时进行实例化对象 */ private static final SingletonFive SINGLETON = new SingletonFive(); } } 复制代码

    调用方式:

    SingletonFive singleton = SingletonFive.getInstance(); singleton.say(); 复制代码

    优缺点

    优点:只有在调用 getInstance() 方法的时候,静态内部类才会被加载,从而对主类(我们需要的类)进行实例化,即线程安全,又效率高。

    缺点:多创建一个类。

    枚举类饿汉式(防止反序列化)

    /** * 枚举类饿汉式(防止反序列化) * * @author anlingyi */ public enum SingletonSix { INSTANCE; public void say() { System.out.println("枚举类饿汉式(防止反序列化):Hello World!"); } } 复制代码

    调用方式:

    SingletonSix singleton = SingletonSix.INSTANCE; singleton.say(); 复制代码

    优缺点

    优点:实现简单,防止反序列化生成多个实例,且线程安全。

    缺点: Enum 需在JDK1.5之后版本使用。

    单例模式的优缺点

    优点

    单例模式在内存中只有一个实例,减少了内存开支,尤其是频繁的创建和销毁实例。由于只生成一个实例,所以减少了系统的性能开销。避免对资源的多重占用,例如写文件操作。单例模式可以在系统设置全局的访问点,优化和共享资源访问。
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