单例模式(Singleton Pattern)是一种很常见的设计模式。核心就是保证系统中单例类只有一个实例。在系统中某些涉及配置数据,以及生成唯一序列ID的情况用的很多。
参考《设计模式之禅》中的定义:
Ensure a class has only one instance,and provide a global point of access to it.(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。)
简单的类图如下:
通过收集整理发现单例模式一共有8种写法。
1、饿汉 (静态常量)
public class Singleton { private static final Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { return instance; }}
这种方式非常简单易懂。在类初始化的时候就回直接初始化出Singleton的实例。然后通过getInstance()方式来获取实例。不存在线程同步的问题。但是也存在一个缺点就是没有达到Lazy Loading的效果。
2、饿汉 (静态代码块)
public class Singleton { private static Singleton instance; static { instance = new Singleton(); } private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { return instance; }}
和第一种方式差不多,使用静态代码块来创建单例类的实例。
3、懒汉模式(线程不安全)
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { if (null == instance) { instance = new Singleton(); } return instance; }}
在我们项目里面之前用的很多,代码起到延迟加载的作用,但是线程不安全。如果一个线程走到 if (null == instance) 或者instance = new Singleton()的时候,还未真正实例化此类,此时如果另外一个线程走到if (null == instance)
instance此时还是null,将会导致产生多个实例,所以这种写法是线程不安全的。如果系统中对此单例类的调用存在多线程的情况,则不建议使用这种写法。
4、懒汉模式(在getInstance()方法加同步锁,线程安全)
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { } public static synchronized Singleton getInstance() { if (null == instance) { instance = new Singleton(); } return instance; }}
这种方法虽然加了线程同步,但是是加在整个方法体上面。导致效率地下,不推荐使用。
5、懒汉模式(在实例化单例类的时候加同步锁,线程不安全,还是有可能产生多个实例)
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { if (null == instance) { synchronized (Singleton.class) { instance = new Singleton(); } } return instance; }}
比第四种方法效率高,看似加了同步锁,但是如果一个线程走到 if (null == instance) 的时候,此时如果另外一个线程走到if (null == instance),instance此时还是null,还是会导致产生多个实例,所以这种写法也是线程不安全的。
6、双重检查
public class Singleton { private static volatile Singleton instance; private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { if (null == instance) { synchronized (Singleton.class) { if (null == instance) { instance = new Singleton(); } } } return instance; }}
双重检查,线程安全。且效率较高,推荐使用。
7、静态内部类
public class Singleton { private Singleton() { } private static class Instance { private final static Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return Instance.INSTANCE; }}
这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似,但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化,没有Lazy-Loading的作用,而静态内部类方式在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Instance类,从而完成Singleton的实例化。
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。
优点:避免了线程不安全,延迟加载,效率高。
8、枚举
public enum Singleton { INSTANCE; public void doSomething() { // do something }}
《Effective Java》和阎宏博士的《JAVA与模式》一书中非常推荐此方法。此方法是在JDK1.5中有枚举之后才出现的,实际使用的不多见。