单例设计模式
单例设计模式
简介
单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
代码讲解
首先需要知道的是单例模式分为两种创建方式：
- 饿汉式
- 类加载不会导致该单实例对象被创建，而是首次使用该对象时才会创建。
- 懒汉式
- 类加载就会导致该单实例对象被创建。
饿汉式
首先需要知道的就是，饿汉式是线程安全的，缺点就是可能造成内存的浪费问题。
方式一（静态变量法）
代码讲解：
public class Singleton {
// 首先的第一步就是把构造方法定义为
// 私有变量
private Singleton(){};
// 在成员位置使用静态方法创建该类
private static Singleton instance = new Singleton();
// 对外提供静态方法获取该对象
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}代码分析：
该方法是把instance对象定义为static静态成员变量，该对象会随着类的加载而创建，这样会导致一个问题，如果该对象所占用的内存比较大的话，那么如果这个对象一直得不到使用，会造成内存的严重的浪费问题。
方式二（静态代码块方式）
代码讲解：
package com.example.springbootstudy;
public class Singleton {
// 首先的第一步就是把构造方法定义为
// 私有变量
private Singleton(){};
// 在成员位置使用静态方法创建该类
private static Singleton instance;
// 通过静态代码块的成员初始化表的形式 进行创建
static {
instance = new Singleton();
}
// 对外提供静态方法获取该对象
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}代码分析： 第二种方式相比于，第一种方式的区别在于，生成的方式不一样，是在静态代码块中生成的，但是产生的结果是一样的，就是对象随着类的加载而创建，也存在内存浪费问题。
懒汉式
方式一（线程不安全）
代码讲解：
public class Singleton {
// 首先的第一步就是把构造方法定义为
// 私有变量
private Singleton(){};
// 在成员位置使用静态方法创建该类
private static Singleton instance;
// 对外提供静态方法获取该对象
public static Singleton getInstance() {
// 这个单例还没有被创建 那么就创建一个
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}代码分析：
上面的这种方式在单线程的时候是没有问题的，但是当运用到多线程环境的时候，就会出现线程安全问题，多个空的instance对象同时进行请求，那么就会出现线程安全问题。
方式二（线程安全，利用锁来实现）
代码讲解：
public class Singleton {
// 首先的第一步就是把构造方法定义为
// 私有变量
private Singleton(){};
// 在成员位置使用静态方法创建该类
private static Singleton instance;
// 对提供的静态方法获取该对象
// 通过上锁的方式来解决多线程不安全的问题
public static synchronized Singleton getInstance() {
// 这个单例还没有被创建 那么就创建一个
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}代码分析：
该方法虽然解决了线程安全问题，但是通过在getInstance()方法上面加上synchronized关键字，会大大降低该方法的执行效率，然后我们分析可知，线程安全问题，主要是会在初始化instance的时候出现，当初始化完成之后，就不存在了，所以前辈们就提出了这种方案。
方式三（双重检查锁）
代码讲解：
public class Singleton {
// 首先的第一步就是把构造方法定义为
// 私有变量
private Singleton(){};
// 在成员位置使用静态方法创建该类
private static Singleton instance;
// 对提供的静态方法获取该对象
// 通过上锁的方式来解决多线程不安全的问题
public static Singleton getInstance() {
// 第一次判断 如果instance不为空 那么就直接返回实例
// 不进入抢锁阶段
if (instance == null){
synchronized (Singleton.class){
// 反之当进入抢锁阶段后 再判断一次
// 对象是否为空
// 通过这种双重检测的方式，大大提高了效率
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}代码分析：
该方法是一种非常好的单例模式，在性能与线程安全上都实现了很好的优化，但是还是存在着问题，比如在多线程的情况下，还是会出现空指针问题，该问题是JVM本身的问题，JVM在实例化对象的时候会进行优化与指令重排序操作，从而导致空指针问题。
想要解决这个问题,只需要private static Singleton instance;，前面加上volatile关键字即可。
也就是private static volatile Singleton instance;
腾讯云开发者
