Java中怎樣實(shí)現(xiàn)單例模式

本篇文章為大家展示了Java中怎樣實(shí)現(xiàn)單例模式，內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要并且容易理解，絕對(duì)能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。

簡(jiǎn)介

單例模式是一種常用的軟件設(shè)計(jì)模式，其定義是單例對(duì)象的類只能允許一個(gè)實(shí)例存在。

許多時(shí)候整個(gè)系統(tǒng)只需要擁有一個(gè)的全局對(duì)象，這樣有利于我們協(xié)調(diào)系統(tǒng)整體的行為。比如在某個(gè)服務(wù)器程序中，該服務(wù)器的配置信息存放在一個(gè)文件中，這些配置數(shù)據(jù)由一個(gè)單例對(duì)象統(tǒng)一讀取，然后服務(wù)進(jìn)程中的其他對(duì)象再通過這個(gè)單例對(duì)象獲取這些配置信息。這種方式簡(jiǎn)化了在復(fù)雜環(huán)境下的配置管理。

基本的實(shí)現(xiàn)思路

單例模式要求類能夠有返回對(duì)象一個(gè)引用(永遠(yuǎn)是同一個(gè))和一個(gè)獲得該實(shí)例的方法（必須是靜態(tài)方法，通常使用getInstance這個(gè)名稱）。

單例的實(shí)現(xiàn)主要是通過以下兩個(gè)步驟：

1. 將該類的構(gòu)造方法定義為私有方法，這樣其他處的代碼就無(wú)法通過調(diào)用該類的構(gòu)造方法來(lái)實(shí)例化該類的對(duì)象，只有通過該類提供的靜態(tài)方法來(lái)得到該類的唯一實(shí)例；

2. 在該類內(nèi)提供一個(gè)靜態(tài)方法，當(dāng)我們調(diào)用這個(gè)方法時(shí)，如果類持有的引用不為空就返回這個(gè)引用，如果類保持的引用為空就創(chuàng)建該類的實(shí)例并將實(shí)例的引用賦予該類保持的引用。

注意事項(xiàng)

單例模式在多線程的應(yīng)用場(chǎng)合下必須小心使用。如果當(dāng)唯一實(shí)例尚未創(chuàng)建時(shí)，有兩個(gè)線程同時(shí)調(diào)用創(chuàng)建方法，那么它們同時(shí)沒有檢測(cè)到唯一實(shí)例的存在，從而同時(shí)各自創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)例，這樣就有兩個(gè)實(shí)例被構(gòu)造出來(lái)，從而違反了單例模式中實(shí)例唯一的原則。 解決這個(gè)問題的辦法是為指示類是否已經(jīng)實(shí)例化的變量提供一個(gè)互斥鎖(雖然這樣會(huì)降低效率)。

單例模式的八種寫法

1、餓漢式（靜態(tài)常量）[可用]

public class Singleton {

    private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：這種寫法比較簡(jiǎn)單，就是在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化。避免了線程同步問題。

缺點(diǎn)：在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化，沒有達(dá)到Lazy Loading的效果。如果從始至終從未使用過這個(gè)實(shí)例，則會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)。

2、餓漢式（靜態(tài)代碼塊）[可用]

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    static {
        instance = new Singleton();
    }

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

這種方式和上面的方式其實(shí)類似，只不過將類實(shí)例化的過程放在了靜態(tài)代碼塊中，也是在類裝載的時(shí)候，就執(zhí)行靜態(tài)代碼塊中的代碼，初始化類的實(shí)例。優(yōu)缺點(diǎn)和上面是一樣的。

3、懶漢式(線程不安全)[不可用]

public class Singleton {

    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

這種寫法起到了Lazy Loading的效果，但是只能在單線程下使用。如果在多線程下，一個(gè)線程進(jìn)入了if (singleton == null)判斷語(yǔ)句塊，還未來(lái)得及往下執(zhí)行，另一個(gè)線程也通過了這個(gè)判斷語(yǔ)句，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例。所以在多線程環(huán)境下不可使用這種方式。

4、懶漢式(線程安全，同步方法)[不推薦用]

public class Singleton {

    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

解決上面第三種實(shí)現(xiàn)方式的線程不安全問題，做個(gè)線程同步就可以了，于是就對(duì)getInstance()方法進(jìn)行了線程同步。

缺點(diǎn)：效率太低了，每個(gè)線程在想獲得類的實(shí)例時(shí)候，執(zhí)行g(shù)etInstance()方法都要進(jìn)行同步。而其實(shí)這個(gè)方法只執(zhí)行一次實(shí)例化代碼就夠了，后面的想獲得該類實(shí)例，直接return就行了。方法進(jìn)行同步效率太低要改進(jìn)。

5、懶漢式(線程安全，同步代碼塊)[不可用]

public class Singleton {

    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                singleton = new Singleton();
            }
        }
        return singleton;
    }
}

由于第四種實(shí)現(xiàn)方式同步效率太低，所以摒棄同步方法，改為同步產(chǎn)生實(shí)例化的的代碼塊。但是這種同步并不能起到線程同步的作用。跟第3種實(shí)現(xiàn)方式遇到的情形一致，假如一個(gè)線程進(jìn)入了if (singleton == null)判斷語(yǔ)句塊，還未來(lái)得及往下執(zhí)行，另一個(gè)線程也通過了這個(gè)判斷語(yǔ)句，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例。

6、雙重檢查[推薦用]

public class Singleton {

    private static volatile Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

Double-Check概念對(duì)于多線程開發(fā)者來(lái)說(shuō)不會(huì)陌生，如代碼中所示，我們進(jìn)行了兩次if (singleton == null)檢查，這樣就可以保證線程安全了。這樣，實(shí)例化代碼只用執(zhí)行一次，后面再次訪問時(shí)，判斷if (singleton == null)，直接return實(shí)例化對(duì)象。

優(yōu)點(diǎn)：線程安全；延遲加載；效率較高。

7、靜態(tài)內(nèi)部類[推薦用]

public class Singleton {

    private Singleton() {}

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

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

這種方式跟餓漢式方式采用的機(jī)制類似，但又有不同。兩者都是采用了類裝載的機(jī)制來(lái)保證初始化實(shí)例時(shí)只有一個(gè)線程。不同的地方在餓漢式方式是只要Singleton類被裝載就會(huì)實(shí)例化，沒有Lazy-Loading的作用，而靜態(tài)內(nèi)部類方式在Singleton類被裝載時(shí)并不會(huì)立即實(shí)例化，而是在需要實(shí)例化時(shí)，調(diào)用getInstance方法，才會(huì)裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的實(shí)例化。

類的靜態(tài)屬性只會(huì)在第一次加載類的時(shí)候初始化，所以在這里，JVM幫助我們保證了線程的安全性，在類進(jìn)行初始化時(shí)，別的線程是無(wú)法進(jìn)入的。

優(yōu)點(diǎn)：避免了線程不安全，延遲加載，效率高。

8、枚舉[推薦用]

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() {

    }
}

借助JDK1.5中添加的枚舉來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式。不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象?？赡苁且?yàn)槊杜e在JDK1.5中才添加，所以在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中，很少見人這么寫過。

優(yōu)點(diǎn)

系統(tǒng)內(nèi)存中該類只存在一個(gè)對(duì)象，節(jié)省了系統(tǒng)資源，對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建銷毀的對(duì)象，使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能。

缺點(diǎn)

當(dāng)想實(shí)例化一個(gè)單例類的時(shí)候，必須要記住使用相應(yīng)的獲取對(duì)象的方法，而不是使用new，可能會(huì)給其他開發(fā)人員造成困擾，特別是看不到源碼的時(shí)候。

適用場(chǎng)合

• 需要頻繁的進(jìn)行創(chuàng)建和銷毀的對(duì)象；

• 創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過多或耗費(fèi)資源過多，但又經(jīng)常用到的對(duì)象；

• 工具類對(duì)象；

• 頻繁訪問數(shù)據(jù)庫(kù)或文件的對(duì)象。

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