設計模式快速學習（三）單例模式

微笑面對生活發表於2018-08-06
設計模式單例

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種型別的設計模式屬於建立型模式，它提供了一種建立物件的最佳方式。 這種模式涉及到一個單一的類，該類負責建立自己的物件，同時確保只有單個物件被建立。這個類提供了一種訪問其唯一的物件的方式，可以直接訪問，不需要例項化該類的物件。

優點

1、在記憶體裡只有一個例項，減少了記憶體的開銷，尤其是頻繁的建立和銷燬例項（比如管理學院首頁頁面快取）。

2、避免對資源的多重佔用（比如寫檔案操作）。

缺點

沒有介面，不能繼承，與單一職責原則衝突，一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來例項化。

實現方式一：懶漢式（執行緒不安全）

懶漢式：就是用的時候再進行例項化物件。

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}
複製程式碼

這種實現方式不支援多執行緒，因為沒有同步鎖，多執行緒下不能正常工作。

實現方式二：懶漢式（執行緒安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
複製程式碼

可以在多執行緒環境下使用，但是效率太低。

優點：一個物件初始化一次，節省記憶體。

缺點：必須用synchronized來維持單例，沒效率。

實現方式三：餓漢式（執行緒安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}
複製程式碼

因為它作為靜態資源，所以在類裝載時就被例項化

優點：沒有加鎖，執行效率會提高。

缺點：類載入時就初始化，浪費記憶體。

實現方式四：雙檢鎖/雙重校驗鎖DCL（執行緒安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    public static Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
複製程式碼

採用雙鎖機制，安全且在多執行緒情況下能保持高效能。詳細瞭解請點選：Java併發程式設計 -- 單例模式執行緒安全問題

實現方式五：登記式/靜態內部類（執行緒安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private static class SingletonHandler{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHandler.INSTANCE;
    }
}
複製程式碼

這種方式可以說是惡漢式的變通版，SingletonHandler沒有被主動使用的情況下是不會例項化Singleton物件的，所以這樣做，既能達到lazy式的載入，又能保證執行緒安全。

實現方式六：列舉類（執行緒安全）

public enum  Singleton {
    INSTANCE;
    public void myMethod() {
        System.out.println("enum instance test");
    }
}
複製程式碼

它不僅能避免多執行緒同步問題，而且還自動支援序列化機制，防止反序列化重新建立新的物件，絕對防止多次例項化。

測試：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
        singleton.myMethod();
    }
}
複製程式碼
enum instance test
複製程式碼

總結

不建議使用第 1 種和第 2 種懶漢方式，建議使用第 3 種餓漢方式。只有在要明確實現 lazy loading 效果時，才會使用第 5 種登記方式。如果涉及到反序列化建立物件時，可以嘗試使用第 6 種列舉方式。

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