单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中,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其对象实例的方法(静态方法)。

比如HibernateSessionFactory,它充当数据存储源的代理,并负责创建Session 对象。SessionFactory并不是轻量级的,一般情况下,一个项目通常只需要一个 SessionFactory就够,这是就会使用到单例模式

  1. 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象,节省了系统资源,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
  1. 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获取对象的方法,而不是使 用new
  2. 单例模式使用的场景:需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或 耗费资源过多(即:重量级对象),但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数 据库或文件的对象(比如数据源、session工厂等)

单例模式有八种方式:

  1. 饿汉式(静态常量)
  2. 饿汉式(静态代码块)
  3. 懒汉式(线程不安全)
  4. 懒汉式(线程安全,同步方法)
  5. 懒汉式(线程安全,同步代码块)
  6. 双重检查
  7. 静态内部类
  8. 枚举

饿汉式单例模式之一(可以使用)

//饿汉式单例模式,静态常量
class Singleton{
    //属性私有
    private final static Singleton singleton =new Singleton();

    //构造器私有
    private Singleton(){}

    //对外提供获取实例的方法
    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance==instance1);  //true
    }
}

优缺点说明:

  1. 优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同 步问题。
  2. 缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到Lazy Loading的效果。如果从始 至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费
  3. 这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题,不过,instance在类装载 时就实例化,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
  4. 结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费

饿汉式单例模式之二,静态代码块实现(可以使用)

第二种和第一种类似,基本上相同

//单例模式,饿汉式,
class Singleton2{
    //属性私有
    private  static Singleton2 singleton ;

    //静态代码块,创建单例
    static {
        singleton = new Singleton2();
    }

    //构造器私有
    private Singleton2(){}

    //对外提供的获取实例的方法
    public static Singleton2 getInstance(){
        return singleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton2 instance = Singleton2.getInstance();
        Singleton2 instance1 = Singleton2.getInstance();
        System.out.println(instance==instance1);  //true
    }
}

饿汉式单例模式,final修饰的共有静态属性 (可以使用)

//单例模式,饿汉式,
class Singleton{
    //属性私有
    private  static final Singleton INSTANCE=new Singleton() ;

    //构造器私有
    private Singleton(){}

    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance1 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance==instance1);  //true
    }
}

懒汉式单例模式之一(线程不安全)

优缺点说明:

  1. 起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。
  2. 如果在多线程下,一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及 往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以 在多线程环境下不可使用这种方式
  3. 结论:在实际开发中,不要使用这种方式
//懒汉式,线程不安全
class Singleton3{
    //属性私有
    private  static Singleton3 singleton ;

    //构造器私有
    private Singleton3(){}

    //对外提供的获取实例的方法
    public static Singleton3 getInstance(){
        if (singleton==null){
            singleton=new Singleton3();
        }
        return singleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton3 instance = Singleton3.getInstance();
        Singleton3 instance1 = Singleton3.getInstance();
        System.out.println(instance==instance1);  //true
    }
}

懒汉式单例模式之二,synchronize同步方法(效率太低,不推荐)

优缺点说明:

  1. 解决了线程不安全问题
  2. 效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法都要进行 同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例, 直接return就行了。方法进行同步效率太低
  3. 结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式
//懒汉式,同步方法,线程安全,但是效率太低
class Singleton4{
    //属性私有
    private  static Singleton4 singleton ;


    //构造器私有
    private Singleton4(){}

    //对外提供的获取实例的方法
    public static synchronized Singleton4 getInstance(){
        if (singleton==null){
            singleton=new Singleton4();
        }
        return singleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton4 instance = Singleton4.getInstance();
        Singleton4 instance1 = Singleton4.getInstance();
        System.out.println(instance==instance1);  //true
    }
}

懒汉式单例模式之三(不可用)

优缺点说明:

  1. 这种方式,本意是想对第四种实现方式的改进,因为前面同步方法效率太低, 改为同步产生实例化的的代码块
  2. 但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一 致,假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行, 另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例
  3. 结论:在实际开发中,不能使用这种方式
//懒汉式,同步代码块,这种方法不行,不是单例模式
class Singleton5{
    //属性私有
    private  static Singleton5 singleton ;

    //构造器私有
    private Singleton5(){}

    //对外提供的获取实例的方法
    public static Singleton5 getInstance(){
        if (singleton==null){
            //多线程中,多个线程同时到达if语句中,可能出现多个不同的实力,
            synchronized (Singleton5.class){
                singleton=new Singleton5();
            }
        }
        return singleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton5 instance = Singleton5.getInstance();
        Singleton5 instance1 = Singleton5.getInstance();
        System.out.println(instance==instance1);  //true
    }
}

双重检查模式实现单例模式(推荐)

双重检查模式,解决了同步问题,懒加载问题,保证了效率

  1. Double-Check概念是多线程开发中常使用到的,如代码中所示,我们进行了两 次if (singleton == null)检查,这样就可以保证线程安全了。
  2. 这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if (singleton == null), 直接return实例化对象,也避免的反复进行方法同步.
  3. 线程安全;延迟加载;效率较高
  4. 结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式
class Singleton6{
    private static  volatile Singleton6 instance;

    private Singleton6(){}

    public static  Singleton6 getInstance(){
        if (instance==null){
            synchronized (Singleton6.class){
                if (instance==null){
                    instance = new Singleton6();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton6 instance = Singleton6.getInstance();
        Singleton6 instance2 = Singleton6.getInstance();
        System.out.println(instance==instance2);

    }
}

静态内部类实现单例模式(推荐)

  1. 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
  2. 静态内部类方式在Singleton类被装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SingletonInstance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,所以在这里,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。
  4. 优点:避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高
  5. 结论:推荐使用
class Singleton7{
    private static volatile Singleton7 instance;

    private Singleton7(){}

    static class Singleton7Instance{
        private static final Singleton7 instance = new Singleton7();
    }

    public static Singleton7 getInstance(){
        return Singleton7Instance.instance;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton7 instance = Singleton7.getInstance();
        Singleton7 instance2 = Singleton7.getInstance();
        System.out.println(instance==instance2);

    }
}

枚举类实现单例模式(推荐)

优缺点说明:

  1. 这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题,而 且还能防止反序列化重新创建新的对象。
  2. 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
  3. 结论:推荐使用
enum Singleton8{
    INSTANCE;
    public void hello(){
        System.out.println("hello");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton8 instance = Singleton8.INSTANCE;
        Singleton8 instance2 = Singleton8.INSTANCE;
        instance.hello();
        System.out.println(instance==instance2);
    }
}

单例模式的应用

JDK源码

public class Runtime {
    private static Runtime currentRuntime = new Runtime();

    public static Runtime getRuntime() {
        return currentRuntime;
    }

    private Runtime() {}
}