设计模式入门:单例模式

UML类图

单例模式

代码示例

  1. 饿汉式
/**
 * 单例模式:饿汉式
 * <p>
 * a.线程安全
 * b.提前初始化(占用资源)
 * c.类加载慢但获取对象快
 */
public class HungrySingleton {

    private static final HungrySingleton INSTANCE = new HungrySingleton();

    /**
     * 私有构造器
     */
    private HungrySingleton() {
    }

    /**
     * 获取当前实例的唯一入口
     *
     * @return 当前实例
     */
    public static HungrySingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

}

2.1 懒汉式

/**
 * 单例模式:懒汉式
 * <p>
 * a.非线程安全
 * b.实现延迟加载
 * c.类加载快但获取对象慢
 */
public class LazySingleton {

    private static LazySingleton instance = null;

    /**
     * 私有构造器
     */
    private LazySingleton() {
    }

    /**
     * 获取当前实例的唯一入口
     * 多线程下非线程安全
     *
     * @return 当前实例
     */
    public static LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }

}

2.2 懒汉式(同步锁synchronized)

/**
 * 单例模式:懒汉式(synchronized)
 * <p>
 * a.非线程安全
 * b.实现延迟加载
 * c.类加载快但获取对象慢
 */
public class SynchronizedSingleton {

    private static SynchronizedSingleton instance = null;

    /**
     * 私有构造器
     */
    private SynchronizedSingleton() {
    }

    /**
     * 获取当前实例的唯一入口
     * 通过synchronized机制保证多线程安全,但同时也消耗较多的性能
     *
     * @return 当前实例
     */
    public static synchronized SynchronizedSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SynchronizedSingleton();
        }
        return instance;
    }

}

2.3 懒汉式(DCL)

/**
* 单例模式:懒汉式(双重检测锁。DCL , Double-checked Locking)
 * <p>
 * a.非线程安全
 * b.实现延迟加载
 * c.类加载快但获取对象慢
 */
public class DCLSingleton {

    /**
     * volatile确保了实例的可视性
     */
    private static volatile DCLSingleton instance = null;

    /**
     * 私有构造器
     */
    private DCLSingleton() {
    }

    /**
     * 获取当前实例的唯一入口
     * 通过DCL机制保证多线程安全,同时消耗较少的性能
     *
     * @return 当前实例
     */
    public static DCLSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DCLSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DCLSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

}
  1. 静态内部类
/**
 * 单例模式:登记式(静态内部类)
 * <p>
 * a.线程安全
 * b.实现延迟加载
 */
public class InnerClassSingleton {

    /**
     * 静态内部类,用于初始化调用时实例化当前 instance
     */
    private static class InnerStaticClassHolder {
        private static final InnerClassSingleton INSTANCE = new InnerClassSingleton();
    }

    /**
     * 私有构造器
     */
    private InnerClassSingleton() {
    }

    /**
     * 获取当前实例的唯一入口
     * 通过对静态域使用延迟初始化达到延迟加载的效果
     * (只有通过显式调用 getInstance 方法时,才会显式装载 InnerStaticClassHolder 类,从而实例化 instance)
     *
     * @return 当前实例
     */
    private static InnerClassSingleton getInstance() {
        return InnerStaticClassHolder.INSTANCE;
    }

}
  1. 枚举
/**
 * 单例模式:枚举
 * <p>
 * a.线程安全
 * b.非延迟加载
 * c.代码更简洁,支持序列化机制
 * ps: 这是实现单例模式的最佳方式,但未被广泛使用。
 */
public enum EnumSingleton {

    /**
     * 该定义用于返回当前实例
     */
    INSTANCE;


}

总结思考

  单例模式属于创建型模式,是一种较为简单的设计模式,但也是最容易让人犯错的。在不同的单例模式实现中,首先要确保构造函数是私有的,然后提供一个静态入口(方法)用于获取唯一的实例。   大多数情况下,不建议使用非线程安全的以及synchronized监视器锁实现的懒汉方式,在资源允许的情况下尽可能使用饿汉模式。如果明确要实现 lazy loading 效果时,可以使用静态内部类形式。如果涉及到反序列化创建对象时,可以尝试使用枚举方式。如果有其他特殊的需求,可以考虑使用DCL双检锁的方式。

示例代码

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