单例模式详解

目录

一、什么是单例模式

二、单例模式的结构

三、单例模式分类

四、单例模式优缺点

五、创建单例模式

饿汉式

1. 静态成员变量方式

2.静态代码块方式

懒汉式

1.线程不安全

2.线程安全（优化）

3.双重检查锁模式

4. 静态内部类方式

5.枚举方式

一、什么是单例模式

        单例模式是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者模式，它提供了一种访问对象的最佳方式。

        这种设计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对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

二、单例模式的结构

单例类：只能创建一个实例的类

访问类：使用单例类的类

三、单例模式分类

饿汉式：类加载就会导致该单实例对象被创建

懒汉式：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被创建

四、单例模式优缺点

优点： 1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。

避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

关键代码：构造函数是私有的。

注意：

单例类只能有一个实例。

单例类必须自己创建自己的唯一实例。

单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

五、创建单例模式

饿汉式

存在问题：

类加载时对象就被创建，一直在内存中，如果一直不适用，该对象仍在，会存在内存浪费问题

1. 静态成员变量方式

public class HungryChinese {    //私有构造方法    private HungryChinese(){}    //在该类中创建一个该类的对象供外界去使用    private static HungryChinese hungryChinese = new HungryChinese();    //提供一个公共的访问方式，让外界获取hungryChinese对象    public static HungryChinese getInstance(){        return hungryChinese;    }}class HungryChineseTest{    public static void main(String[] args) {        //获取单例类的对象，因为对象私有，只能通过方法去获取        HungryChinese instance = HungryChinese.getInstance();        HungryChinese instance1 = HungryChinese.getInstance();        //判断是否为同一个对象        System.out.println(instance.equals(instance1));    }}

2.静态代码块方式

public class HungryChinese2 {    //私有构造方法，为了不让外界创建该类的对象    private HungryChinese2(){}    //声明该类类型的变量    private static HungryChinese2 hungryChinese2;//初始值为null    //静态代码块中赋值    static {        hungryChinese2 = new HungryChinese2();    }    //对外提供的访问方式    public static HungryChinese2 getInstance(){        return hungryChinese2;    }}class HungryChinese2Test{    public static void main(String[] args) {        HungryChinese2 instance = HungryChinese2.getInstance();        HungryChinese2 instance1 = HungryChinese2.getInstance();        System.out.println(instance.equals(instance1));    }}

懒汉式

1.线程不安全

public class LazyMan {    //私有构造方法，为了不让外界创建该类的对象    private LazyMan(){}    //声明LazyMan类型的变量    private static LazyMan instance;//只是声明了该类的对象，没有赋初始值    //对外提供访问方式    public static LazyMan getInstance(){        //判断instance是否为null,如果为null,说明还没有创建LazyMan类的对象        //如果没有，创建一个并返回；如果有，直接返回        //线程不安全，多线程下会创建多个对象        if (instance == null){            instance = new LazyMan();        }            return instance;    }}class LazyManTest{    public static void main(String[] args) {        LazyMan instance = LazyMan.getInstance();        LazyMan instance1 = LazyMan.getInstance();        System.out.println(instance.equals(instance1));    }}

2.线程安全（优化）

public class LazyMan2 {    //私有构造方法，为了不让外界创建该类的对象    private LazyMan2(){}    //声明LazyMan类型的变量    private static LazyMan2 instance;//只是声明了该类的对象，没有赋初始值    //对外提供访问方式    public static LazyMan2 getInstance(){        //判断instance是否为null,如果为null,说明还没有创建LazyMan类的对象        //如果没有，创建一个并返回；如果有，直接返回        if (instance == null){            //线程1等待，线程2获取到cpu执行权，也会进入到该判断里            instance = new LazyMan2();        }        return instance;    }}class LazyMan2Test{    public static synchronized void main(String[] args) {        LazyMan2 instance = LazyMan2.getInstance();        LazyMan2 instance1 = LazyMan2.getInstance();        System.out.println(instance.equals(instance1));    }}

3.双重检查锁模式

        双重检查锁模式解决了单例、性能、线程安全问题，看似完美无缺，其实存在问题，在多线程情况下，可能会出现空指针问题问题在于JVM在实例化对象时会进行优化和指令重排序操作。解决空指针问题只需使用volatile关键字，volatile可以保证可见性和有序性。

public class LazyMan3 {    private LazyMan3(){}    private static volatile LazyMan3 instance;    public static LazyMan3 getInstance(){        //第一次判断,如果instance不为null,不需要抢占锁，直接返回对象        if (instance == null){            synchronized (LazyMan3.class){                //第二次判断                if (instance == null){                    instance = new LazyMan3();                }            }        }        return instance;    }}class LazyMan3Test{    public static void main(String[] args) {        LazyMan3 instance = LazyMan3.getInstance();        LazyMan3 instance1 = LazyMan3.getInstance();        System.out.println(instance == instance1);    }}

4. 静态内部类方式

        静态内部类模式中实例由内部类创建，由于JVM在加载外部类的过程中，是不会加载静态内部类的，只有内部类的方法/属性被调用时才会被加载，并初始化静态属性，静态属性由于被static修饰，保证只能被初始化一次，并且严格保证实例化顺序。

        静态内部类模式是一种优秀的单例模式。在没有任何锁的情况下，保证了多线程下的安全，并且没有任何性能影响和空间浪费。

public class LazyMan4 {    private LazyMan4(){}    //定义一个静态内部类    private static class LazyMan4Holder{        private static final LazyMan4 INSYANCE = new LazyMan4();    }    //对外访问方法    public static LazyMan4 getInstance(){        return LazyMan4Holder.INSYANCE;    }}class LazyMan4Test{    public static void main(String[] args) {        LazyMan4 instance = LazyMan4.getInstance();        LazyMan4 instance1 = LazyMan4.getInstance();        System.out.println(instance == instance1);    }}

5.枚举方式

枚举方式属于饿汉式方式

枚举类实现单例模式是极力推荐的单例实现模式，因为枚举是线程安全的，并且只会装载一次，枚举类是所有单例类实现中唯一不会被破坏的单例模式。

public enum LazyMan5 {    INSTANCE;}class LazyMan5Test{    public static void main(String[] args) {        LazyMan5 instance = LazyMan5.INSTANCE;        LazyMan5 instance1 = LazyMan5.INSTANCE;        System.out.println(instance == instance1);    }}

来源地址：https://blog.csdn.net/weixin_57504474/article/details/124494554