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详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

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本文长度为 3189  字 ,建议阅读 8 分钟


01

单例模式简介 

单例模式,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起对象实例的方法(静态方法)。


02

单例模式的使用场景

1.对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能。

2. 创建对象时耗时过多或者耗费资源过多,但是又经常要用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(如:数据源,session工厂等)


03

8种写法详解 


 1    饿汉式一之静态常量


//饿汉式--静态常量
public class Singleton01 {
    //构造器私有化
    private Singleton01(){}
    private final static Singleton01 instance = new Singleton01();
    public static Singleton01 getInstance(){
        return instance;
    }
}


详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

1

优点:简单,类装载的时候就完成实例化,避免了同步问题

详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

2

缺点:这种方式基于classloader机制避免了多线程的同步问题,不过,instance在类装载的时候就实例化了,在单例模式中大多数都是调用getInstance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,也会导致内存浪费。

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3

结论:可用,可能导致内存浪费


 2   饿汉式二之静态初始化块


public class Singleton02 {
    //构造器私有化
    private Singleton02(){}
    private static Singleton02 instance;
    static{//在静态代码块中实例化
        instance = new Singleton02();
    }
    public static Singleton02 getInstance(){
        return instance;
    }
}


详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

1

优点:与上一种相同

详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

2

缺点:与上一种相同

详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

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结论:可用,可能导致内存浪费

 3   懒汉式一之没有同步写法


public class Singleton03 {
    //构造器私有化
    private Singleton03(){}
    private static Singleton03 instance;
    public static Singleton03 getInstance() {
        if(instance == null){
            instance = new Singleton03();
        }
        return instance;
    }
}



详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

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优点:做到了lazy loading的效果。

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缺点:不能在多线程中使用。

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3

结论:不建议使用

 4   懒汉式二之解决同步问题写法--同步getInstance()


public class Singleton04 {
    //构造器私有化
    private Singleton04(){}
    private static Singleton04 instance;
    public synchronized static Singleton04 getInstance() {
        if(instance == null){
            instance = new Singleton04();
        }
        return instance;
    }
}



详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

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优点:线程安全了

详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

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缺点:

效率太低了,因为每一次调用getInstance()都要进行同步。其实这个方法只执行一次实例化代码就可以了。后面想获得该类实例,直接return即可。

详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

3

结论:不推荐使用

 5   懒汉式三之解决性能问题写法--同步实例化部分代码


public class Singleton05 {
    //构造器私有化
    private Singleton05(){}
    private static Singleton05 instance;
    public static Singleton05 getInstance() {
        if(instance == null){
            synchronized(Singleton05.class){
                instance = new Singleton05();
            }
        }
        return instance;

    }
}



详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

1

本意:提出这种方式本意是为了解决上面效率低的缺点

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但是:同步失败了!

因为如果一个线程进入了if(instance == null)判断语句块,还没来得及往下执行,另一个线程也通过这个判断语句,这时便会产生多个实例。

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结论:错误的写法,不推荐使用

 6   双重校验Double check


public class Singleton06 {
    //构造器私有化
    private Singleton06(){}
    private volatile static Singleton06 instance;
    public static Singleton06 getInstance() {
        if(instance == null){
            synchronized (Singleton06.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton06();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}


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关于使用volatile:保证了指令重排序的问题,并且保证不会出现引用先生成了,但是堆还没初始化的情况,导致使用出错。(这一块详情可以看看JVM的类的加载)

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优点:

1. 保证了线程同步问题。

2. 避免了反复进行同步方法。
3. 延迟加载,效率高

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3

结论:推荐使用!

 7   静态内部类


public class Singleton07 {
    //构造器私有化
    private Singleton07(){}

    static class Holder{
        private static final Singleton07 instance 
            = new Singleton07();
    }
    public static Singleton07 getInstance() {
        return Holder.instance;
    }
}



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机制:
1. 采用类装载的机制保证初始化实例时只有一个线程。
2. 静态内部类方式在Singleton类被加载时,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Holder类,从而完成Singleton的实例化。
3. 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以,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。

详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

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优点:避免了线程不安全,利用静态内部类的特点实现延迟加载,效率高

详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

3

结论:推荐使用!

 8   枚举类


enum  Singleton08 {
    INSTANCE;
    public void mothod(){
        System.out.println("这是枚举类的方法!");
    }
}
//这里特地把主方法也展示一下,方便大家验证。
class Test08{
    public static void main(String[] args) {
        Singleton08 instance = Singleton08.INSTANCE;
        Singleton08 instance1 = Singleton08.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance1);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance1.hashCode());
        instance.mothod();
    }
}


详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

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优点:使用枚举类,不仅能够避免多线程同步问题,还能防止反序列化重新创建新的对象。



04

结论

 1   使用推荐

结合上面的分析,可以得到:

详解单例模式8种写法-一站式搞定面试官

所以小伙伴们知道应该重点学习哪几种单例模式的写法啦!

 2   重温使用场景

1.对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能。

2. 创建对象时耗时过多或者耗费资源过多,但是又经常要用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(如:数据源,session工厂等)






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