对于系统中的某些类来说,只有一个实例很重要,例如,一个系统中可以存在多个打印任务,但是只能有一个正在工作的任务;一个系统只能有一个窗口管理器或文件系统;一个系统只能有一个计时工具或ID(序号)生成器。
如何保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被访问呢?定义一个全局变量可以确保对象随时都可以被访问,但不能防止我们实例化多个对象。
一个更好的解决办法是让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例被创建,并且它可以提供一个访问该实例的方法。这就是单例模式的模式动机。
单例模式(
Singleton Pattern
):单例模式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,这个类称为单例类,它提供全局访问的方法。单例模式是一种对象创建型模式。单例模式又名单件模式或单态模式。
单例模式的要点有三个:
Singleton
: 单例/**
* 饿汉式单例模式.
*
* @author blinkfox on 2017-10-23.
*/
public class Singleton {
/** 全局唯一实例. */
private static final Singleton singleton = new Singleton();
private Singleton() {}
public static Singleton getSingleton() {
return singleton;
}
}
注:这种方式避免了多线程的同步问题,但不是懒加载。如果不需要懒加载的方式,推荐使用。
/**
* 非线程安全的懒汉式.
*
* @author blinkfox on 2017-10-23.
*/
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
/**
* 通过懒加载的方式获取实例,但是非线程安全.
* @return Singleton实例
*/
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
注:是懒加载的方式,但非线程安全。不推荐使用。
/**
* 低效的线程安全的懒汉式.
*
* @author blinkfox on 2017-10-23.
*/
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
/**
* 通过 synchronized 关键字来保证线程安全,也是懒加载的方式来获取实例.
* @return Singleton实例
*/
public static synchronized Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
注:是懒加载的方式,也线程安全,但是效率很低。因为99%的情况下是不需要去同步的。不推荐使用。
/**
* 双重校验锁线程安全懒汉式.
*
* @author blinkfox on 2017-10-23.
*/
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
/**
* 通过'双重校验锁'来更高效的保证线程安全,也是懒加载的方式来获取实例.
* @return Singleton实例
*/
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
注:是懒加载的方式,也线程安全,效率也不错。但受限于Jdk5以前的Java内存模型,仍然会有bug,Java5及之后才能正常达到单例效果。
/**
* 枚举方式的单例.
*
* @author blinkfox on 2017-10-23.
*/
public enum Singleton {
INSTANCE;
}
注:在
《Effective Java》
一书中强烈推荐使用枚举来实现单例模式,该方式简单可自由序列化;保证只有一个实例(即使使用反射机制也无法多次实例化一个枚举量);线程安全。唯一的缺点是非懒加载方式。
/**
* 通过使用静态内部类的方式来实现懒加载且线程安全的创建单例.
*
* @author blinkfox on 2017-10-23.
*/
public class Singleton {
private Singleton() {}
/**
* 静态内部类.
*/
private static final class SingletonHolder {
private SingletonHolder() {}
private static Singleton4 instance = new Singleton();
}
/**
* 通过懒加载的方式获取Singleton唯一实例的方法.
* @return Singleton实例
*/
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
}
注:这种方式利用了
ClassLoader
的机制保证初始化instance
时只有一个线程,其只有显示通过调用getInstance
方法时,才会显示装载SingletonHolder
类,从而实例化instance
。
单例模式的目的是保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。单例模式包含的角色只有一个,就是单例类——Singleton
。
Java
、C#
)的运行环境都提供了自动垃圾回收的技术,因此,如果实例化的对象长时间不被利用,系统会认为它是垃圾,会自动销毁并回收资源,下次利用时又将重新实例化,这将导致对象状态的丢失。在以下情况下可以使用单例模式: