介绍
单例模式(Singleton Pattern)是一个比较简单的设计模式,属于创建型模式。其定义为
确保某一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例
在系统中,单例模式要求一个单例对象只能有一个实例,这类对象如果有多个实例就可能会产生一些问题,如:资源消耗过多,处理结果不一致等,一般单例会有以下使用场景
- 生成唯一 序列号
- 整个项目的共享访问点或共享数据,如Web页面计数器
- 创建一个对象实例需要消耗过多资源,如I/O和数据库连接等
在Java中,一个单例对象在一个JVM中,只会有一个实例存在。以下是单例模式结构图
- 有一个该单例对象的静态成员变量
- 私有的构造函数,只能被自身实例化
- 提供一个静态公共方法实例化对象,并访问该对象实例
单例模式实现
单例模式有两种实现方式:
- 饿汉式
- 懒汉式(延迟加载)
饿汉式
1 | /** |
饿汉式指的是,在类加载的时候便实例化了该单例对象,不管有没有使用,先创建了再说。这种方式是可以保证线程安全的,但是如果该对象一直没有被使用,就浪费了空间资源。
但是对于一些空间占用较大、或是只在某些特定场景才使用的单例,我们会想要在第一次使用的时候才去实例化,这时,就需要懒汉式的延迟加载
懒汉式
1 | /** |
从上面代码可以看出,懒汉式与饿汉式在于单例对象的创建时机。饿汉式是在类加载时便实例化对象,调用时无须判断直接返回即可;而懒汉式是在第一次调用时实例化,并且每次调用都需要判断是否已经实例化
但是上面的这种方式在多线程下是不安全的,多个线程同时访问getSingletonInstance()
时,可能会创建多个实例,便不再是单例了。那怎么解决线程安全的问题呢?首先我们可能会想到对getSingletonInstance()
方法加上synchronized关键字
1 | /** |
getSingletonInstance()
方法加上了同步锁,增加了获取实例的时间消耗,且在多线程下可能会发生阻塞。但其实我们并不想每次获取实例的时候都去加上锁,只是想在第一次调用创建对象时保证线程安全即可
双重校验锁(DCL)
对getSingletonInstance()
方法加上锁,确实能保证线程安全,却存在性能的问题。是不是要必要对整个方法加锁?还是当我检查到实例还没有创建,才去同步
双重校验锁(double-checked locking,DCL)是能解决这个问题的
1 | /** |
不对方法加上锁,只对创建实例的代码加锁即可。方法中会有两次判空的操作,第一次是为了不必要的同步,为null才进入同步代码块,第二次是进入同步代码块后判断为null才创建实例
注意:这里的成员变量加上了volatile关键字
使用volatile可以保证数据的可见性,不过synchronized也是能保证同步数据的可见性的,这里使用volatile更多的目的是为了禁止Java指令重排序
静态内部类
1 | /** |
JVM在类加载的时候是会保证数据同步的,我们可以通过内部类来创建单例对象。第一次加载Singleton5时并不会加载内部类,不去使用内部类的时候,该内部类就不会加载。只有第一次调用getSingletonInstance()
方法,会去加载内部类并实例化单例对象,这样就可以做到延迟加载和线程安全了
枚举方式
使用枚举方式来实现单例是非常简洁的,支持序列化机制,绝对防止多次实例化
1 | /** |
该单例的使用方法
1 | public class SingletonDemo { |