定义
确保一个类只有一个实例,并且提供对对象的全局访问点
类型
创建型模式
结构
实现
单例模式的实现主要有懒汉式、饿汉式、双重校验锁、静态内部类、枚举等 5 种,具体如下:
饿汉式单例
饿汉式单例通过静态变量的方式在启动时即被初始化, 无线程安全问题, 但相其他方式浪费一定的内存空间。实现代码如下:
public final class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
懒汉式单例
懒汉式单例在被调用时才被初始化, 通过增加 synchronized
关键字保证线程安全
public class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
return INSTANCE;
}
}
枚举式单例
枚举式单例是《Effective Java》作者 Josh Bloch 提倡的方式,它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。不过实际场景中因为表达比较晦涩,被使用的并不多见。
public enum Singleton {
instance;
public void someMethod(){
}
}
双重校验锁
双重校验锁方式综合了饿汉和懒汉两种方式的优点,将锁定操作放在 if 条件内部, 一定程度提高性能。
public final class Singleton {
private static volatile Singleton instance = null;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized(Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
静态内部类
这种方式同样利用了 classloder 的机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,它跟饿汉式不同的是:饿汉式只要 Singleton 类被装载了,那么 instance 就会被实例化(没有达到lazy loading效果),而这种方式是 Singleton 类被装载了,instance 不一定被初始化。因为 LazyHolder 类没有被主动使用,只有显示通过调用 getInstance 方法时,才会显示装载 LazyHolder 类,从而实例化 instance。
如果实例化 instance 很消耗资源,想让他延迟加载,另外一方面,又不希望在 Singleton 类加载时就实例化,那么这种方式相比饿汉式方法就显得更合理。
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static class LazyHolder {
static final Singleton INSTANCE = new Something();
}
public static Singleton getInstance() {
return LazyHolder.INSTANCE;
}
}
优点
- 在内存中只有一个对象,节省内存空间。
- 避免频繁的创建销毁对象,可以提高性能。
- 避免对共享资源的多重占用。
- 可以全局访问。
缺点
- 单例模式一般没有接口,扩展比较困难;
- 不便于测试,很难 mock 出一个对象;
- 单例模式与单一职责原则有冲突。
适用场景
- 需要频繁实例化然后销毁的对象。
- 创建对象时耗时过多或者耗资源过多,但又经常用到的对象。
- 有状态的工具类对象。
- 频繁访问数据库或文件的对象。
注意事项
- 只能使用单例类提供的方法得到单例对象,不要使用反射,否则将会实例化一个新对象。
- 不要做断开单例类对象与类中静态引用的危险操作。
- 多线程使用单例使用共享资源时,注意线程安全问题。
参考代码
https://github.com/xueyufish/design-pattern/tree/master/singleton