Java設計模式－單例模式：單例的六種實現

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單例模式的定義

確保某一個類只有一個實例，並且自行實例化並向整個系統提供這個實例。

UML類圖

單例類的構造函數是 private 內部私有的，確保外部不能經過 new 的方式建立新對象，內部自行實例化，並對外提供一個訪問該單一實例的靜態的方法 Instance() 。

單例模式的實現

普通餓漢式

/** * 普通餓漢式 * * @author anlingyi */
public class Singleton {
    /** * 類加載時進行實例化對象 */
    private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();

    /** * 私有構造，防止外部new對象 */
    private Singleton() {

    }

    /** * 經過靜態方法獲取對象實例 * * @return */
    public static Singleton getInstance() {
        return SINGLETON;
    }

    public void say() {
        System.out.println("普通餓漢式：Hello World!");
    }
}
複製代碼

調用方式：

Singleton singleton = Singleton.getInstance();
singleton.say();
複製代碼

優缺點

優勢： 類加載時就進行實例化，以後的操做效率會很高。
缺點： 因爲類加載時就進行實例化，若是後續不對此類進行任何操做，就會致使內存的浪費。

線程不安全的懶漢式

/** * 懶漢式（線程不安全） * * @author anlingyi */
public class SingletonTwo {

    private static SingletonTwo instance;

    /** * 私有構造，防止外部new對象 */
    private SingletonTwo() {

    }

    /** * 經過靜態方法獲取對象實例 * * @return */
    public static SingletonTwo getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new SingletonTwo();
        }

        return instance;
    }

    public void say() {
        System.out.println("懶漢式（線程不安全）：Hello World!");
    }
}
複製代碼

調用方式：

SingletonTwo singleton = SingletonTwo.getInstance();
singleton.say();
複製代碼

優缺點

優勢： 在第一次調用的時候才進行實例化。
缺點： 當多個線程同時進入到 if(instance == null) {...} 時，會建立多個對象。

同步鎖懶漢式

/** * 同步鎖懶漢式（線程安全，效率低） * * @author anlingyi */
public class SingletonThree {

    private static SingletonThree instance;

    /** * 私有構造，防止外部new對象 */
    private SingletonThree() {

    }

    /** * 經過靜態方法獲取對象實例 * * @return */
    public static synchronized SingletonThree getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new SingletonThree();
        }

        return instance;
    }

    public void say() {
        System.out.println("同步鎖懶漢式（線程安全，效率低）：Hello World!");
    }
}
複製代碼

調用方式：

SingletonThree singleton = SingletonThree.getInstance();
singleton.say();
複製代碼

優缺點

優勢： 在第一次調用的時候才進行實例化，且線程安全。
缺點： 使用 synchronized 的方式對方法加鎖，會影響效率。

雙重校驗鎖懶漢式

/** * 雙重校驗鎖懶漢式（線程安全，且多線程環境下能夠保持高性能） * * @author anlingyi */
public class SingletonFour {

    /** * volatile是爲了防止指令重排序 */
    private static volatile SingletonFour instance;

    /** * 私有構造，防止外部new對象 */
    private SingletonFour() {

    }

    /** * 經過靜態方法獲取對象實例 * * @return */
    public static SingletonFour getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized (SingletonFour.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new SingletonFour();
                }
            }
        }

        return instance;
    }

    public void say() {
        System.out.println("雙重校驗鎖懶漢式（線程安全，且多線程環境下能夠保持高性能）：Hello World!");
    }
}
複製代碼

調用方式：

SingletonFour singleton = SingletonFour.getInstance();
singleton.say();
複製代碼

優缺點

優勢： 在第一次調用的時候才進行實例化，且線程安全，效率較高。
缺點： 實現複雜，且 volatile 須要在JDK1.5以後的版本才能確保安全。

靜態內部類懶漢式

/** * 靜態內部類懶漢式 * * @author anlingyi */
public class SingletonFive {

    /** * 私有構造，防止外部new對象 */
    private SingletonFive() {

    }

    /** * 經過靜態方法獲取對象實例 * * @return */
    public static SingletonFive getInstance() {
        return Singleton.SINGLETON;
    }

    public void say() {
        System.out.println("靜態內部類懶漢式：Hello World!");
    }

    /** * 靜態內部類實例化對象 */
    private static class Singleton {
        /** * 類加載時進行實例化對象 */
        private static final SingletonFive SINGLETON = new SingletonFive();
    }
}

複製代碼

調用方式：

SingletonFive singleton = SingletonFive.getInstance();
singleton.say();
複製代碼

優缺點

優勢： 只有在調用 getInstance() 方法的時候，靜態內部類纔會被加載，從而對主類（咱們須要的類）進行實例化，即線程安全，又效率高。
缺點： 多建立一個類。

枚舉類餓漢式（防止反序列化）

/** * 枚舉類餓漢式（防止反序列化） * * @author anlingyi */
public enum  SingletonSix {
    INSTANCE;

    public void say() {
        System.out.println("枚舉類餓漢式（防止反序列化）：Hello World!");
    }
}
複製代碼

調用方式：

SingletonSix singleton = SingletonSix.INSTANCE;
singleton.say();
複製代碼

優缺點

優勢： 實現簡單，防止反序列化生成多個實例，且線程安全。
缺點： Enum 需在JDK1.5以後版本使用。

單例模式的優缺點

優勢

• 單例模式在內存中只有一個實例，減小了內存開支，尤爲是頻繁的建立和銷燬實例。
• 因爲只生成一個實例，因此減小了系統的性能開銷。
• 避免對資源的多重佔用，例如寫文件操做。
• 單例模式能夠在系統設置全局的訪問點，優化和共享資源訪問。

缺點

• 單例模式不易擴展，若要擴展，除了修改代碼外別無他法。
• 單例模式對測試不利。
• 單例模式與單一職責原則有衝突，一個類應該只實現一個邏輯，而不用關心它是不是單例的。

資源

• 源碼

參考

• 《設計模式之禪》