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单例设计模式

2024-08-19 14:08:03   221人阅读

理解单例模式之前，先理解一下什么是模式。

所谓模式就是指解决一类问题的具体固定步骤。
单例模式：保证一个类在内存中只存在一个对象的步骤。
单例模式的种类：
    1、饿汉单例模式。
    2、懒汉单例模式。
    3、登记式单例模式。（可以忽略，想了解可以自己查）
    理解：首先它用的比较少，另外其实内部实现还是用的饿汉式单例，因为其中的static方法块，它的单例在类被装载的时候就被实例化了。

饿汉单例模式的步骤：
    1、私有化构造函数。
    2、声明本类的静态引用类型变量，并使用该变量指向本类对象。
    3、提供一个公共静态方法获取本类的对象。
注意：饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的.也是推荐使用的一种单例方式。

代码示例：

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class Singleton{
    private static Singleton s = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        return s;
    }
}
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懒汉设计模式的步骤：
    1. 私有化构造函数。
    2. 声明本类的引用类型变量，但是不要创建对象，
    3. 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。


代码示例：

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class Singleton2{
    private static Singleton2 s;
    private Singleton2(){}
    public static Singleton2 getInstance(){
        if (s == null) {
            s = new Singleton2();
        }
        return s;
    }
}
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注意：以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例，要实现线程安全，有以下三种方式，都是对getInstance这个方法改造，保证了懒汉式单例的线程安全。

1、在getInstance方法上加同步

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    public static synchronized Singleton2 getInstance(){
        if (s == null) {
            s = new Singleton2();
        }
        return s;
    }
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2、双重检查锁定

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public static Singleton2 getInstance(){
        if (s == null) {
            synchronized (Singleton2.class){
                if (s == null) {
                    s = new Singleton2();
                }
            }
        }
    }
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3、静态内部类

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class Singleton2{
    private Singleton2(){}
    public static class LazyHolder{
        private static final Singleton2 INSTANCE = new Singleton2();
    }
    public static final Singleton2 getInstance(){
        return LazyHolder.INSTANCE;
    }
    
}
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懒汉设计模式和饿汉设计模式区别：
饿汉就是类一旦加载，就把单例初始化完成，保证getInstance的时候，单例是已经存在的了，
而懒汉比较懒，只有当调用getInstance的时候，才回去初始化这个单例。
1、线程安全：
饿汉式天生就是线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题，
懒汉式本身是非线程安全的，为了实现线程安全有几种写法，分别是上面的1、2、3，这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。

2、资源加载和性能：
饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来，不管之后会不会使用这个单例，都会占据一定的内存，但是相应的，在第一次调用时速度也会更快，因为其资源已经初始化完成，
而懒汉式顾名思义，会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来，第一次调用时要做初始化，如果要做的工作比较多，性能上会有些延迟，之后就和饿汉式一样了。
至于1、2、3这三种实现又有些区别，
第1种，在方法调用上加了同步，虽然线程安全了，但是每次都要同步，会影响性能，毕竟99%的情况下是不需要同步的，
第2种，在getInstance中做了两次null检查，确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步，这样也是线程安全的，同时避免了每次都同步的性能损耗
第3种，利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程，所以也是线程安全的，同时没有性能损耗，所以一般我倾向于使用这一种。

扩展：线程安全
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
或者说：一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作，或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题，那就是线程安全的。

 

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