单例设计模式

单例设计模式是一种对象创建模式，用于产生一个对象的具体实例，它可以确保系统中一个类只产生一个实例。

好处：

对于频繁使用的对象，可以省略创建对象所花费的时间，这对于那些重量级对象而言，是非常可观的一笔系统开销。
由于new操作的次数减少，因而对系统内存的使用频率也会降低，这将减轻GC压力，缩短GC停顿时间。

单例模式的六种写法：

一、饿汉单例设计模式

步骤：

私有化构造函数。
声明本类的引用类型变量，并且使用该变量指向本类对象。
提供一个公共静态的方法获取本类的对象。

//饿汉单例设计模式 ----> 保证Single在在内存中只有一个对象。
public class HungrySingleton {
	//声明本类的引用类型变量，并且使用该变量指向本类对象
	private static final HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
	//私有化构造函数

	private HungrySingleton(){
		System.out.println("instance is created");
	}

	//提供一个公共静态的方法获取本类的对象
	public static HungrySingleton getInstance(){
		return instance;
	}
}

不足：无法对instance实例做延迟加载

优化：懒汉

二、懒汉单例设计模式

私有化构造函数。
声明本类的引用类型变量，但是不要创建对象。
提供公共静态的方法获取本类的对象，获取之前先判断是否已经创建了本类对象，如果已经创建了，那么直接返回对象即可，如果还没有创建，那么先创建本类的对象，然后再返回。

//懒汉单例设计模式 ----> 保证Single在在内存中只有一个对象。
public class LazySingleton {
	//声明本类的引用类型变量，不创建本类的对象
	private static LazySingleton instance;
	//私有化构造函数

	private LazySingleton(){
		
	}

	public static LazySingleton getInstance(){
		//第一次调用的时候会被初始化
		if(instance == null){
			instance = new LazySingleton();
		}
		return instance;
	}
}

不足：在多线程的情况下，无法保证内存中只有一个实例

public class MyThread extends Thread{
	




	@Override
	public void run() {
		System.out.println(LazySingleton.getInstance().hashCode());
	}

	
	public static void main(String[] args) {
		MyThread[] myThread = new MyThread[10];
		for(int i=0;i<myThread.length;i++){
			myThread[i] = new MyThread();
		}
		for(int j=0;j<myThread.length;j++){
			myThread[j].start();
		}
	}
}

打印结果：

在多线程并发下这样的实现无法保证实例是唯一的。

优化：懒汉线程安全

三、懒汉线程安全

通过使用同步函数或者同步代码块保证

public class LazySafetySingleton {
	




	private static LazySafetySingleton instance;
	private LazySafetySingleton(){
		
	}

	//方法中声明synchronized关键字
	public static synchronized LazySafetySingleton getInstance(){
		if(instance == null){
			instance = new LazySafetySingleton();
		}
		return instance;
	}

	
	//同步代码块实现
	public static LazySafetySingleton getInstance1(){
		synchronized (LazySafetySingleton.class) {
			if(instance == null){
				instance = new LazySafetySingleton();
			}
		}
		return instance;
	}
}

不足：使用synchronized导致性能缺陷

优化：DCL

四、DCL

DCL：double check lock （双重检查锁机制）

public class DclSingleton {

	




	private static DclSingleton instance = null;
	


	private DclSingleton(){

		


	}


	public static DclSingleton getInstance(){

		//避免不必要的同步

		if(instance == null){

			//同步

			synchronized (DclSingleton.class) {

				//在第一次调用时初始化

				if(instance == null){

					instance = new DclSingleton();

				}

			}

		}

		return instance;

	}



}

不足：在if判断中执行的instance = new DclSingleton()，该操作不是一个原子操作，JVM首先会按照逻辑，第一步给instance分配内存；第二部，调用DclSingleton()构造方法初始化变量；第三步将instance对象指向JVM分配的内存空间；JVM的缺点：在即时编译器中，存在指令重排序的优化，即以上三步不一定会按照顺序执行，就会造成线程不安全。

优化：给instance的声明加上volatile关键字，volatile能保证线程在本地不会存有instance的副本，而是每次都到内存中读取。即禁止JVM的指令重排序优化。即按照原本的步骤。把instance声明为volatile之后，对它的写操作就会有一个内存屏障，这样，在它的赋值完成之前，就不会调用读操作。

注意：volatile阻止的不是instance = new DclSingleton();这句话内部的指令排序，而是保证了在一个写操作完成之前，不会调用读操作（if(instance == null)）

public class DclSingleton {

	




	private static volatile DclSingleton instance = null;
	


	private DclSingleton(){

		


	}


	public static DclSingleton getInstance(){

		//避免不必要的同步

		if(instance == null){

			//同步

			synchronized (DclSingleton.class) {

				//在第一次调用时初始化

				if(instance == null){

					instance = new DclSingleton();

				}

			}

		}

		return instance;

	}



}

五、静态内部类

JVM提供了同步控制功能：static final，利用JVM进行类加载的时候保证数据同步。

在内部类中创建对象实例，只要应用中不使用内部类，JVM就不会去加载该类，就不会创建我们要创建的单例对象，

public class StaticInnerSingleton {
	




	private StaticInnerSingleton(){
		
	}
	/**
	 * 在第一次加载StaticInnerSingleton时不会初始化instance，
	 * 只在第一次调用了getInstance方法时，JVM才会加载StaticInnerSingleton并初始化instance
	 * @return
	 */
	public static StaticInnerSingleton getInstance(){
		return SingletonHolder.instance;
	}

	//静态内部类
	private static class SingletonHolder{
		private static final StaticInnerSingleton instance = new StaticInnerSingleton();
	}


}

优点：JVM本身机制保证了线程安全，没有性能缺陷。

六、枚举

public enum EnumSingleton {
	//定义一个枚举的元素，它就是Singleton的一个实例
	INSTANCE;
	


	public void doSomething(){
		


	}


}

优点：写法简单，线程安全

注意：如果在枚举类中有其他实例方法或实例变量，必须确保是线程安全的。

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THE END

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