設計模式快速學習（三）單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種類型的設計模式屬於建立型模式，它提供了一種建立對象的最佳方式。 這種模式涉及到一個單一的類，該類負責建立本身的對象，同時確保只有單個對象被建立。這個類提供了一種訪問其惟一的對象的方式，能夠直接訪問，不須要實例化該類的對象。

優勢

一、在內存裏只有一個實例，減小了內存的開銷，尤爲是頻繁的建立和銷燬實例（好比管理學院首頁頁面緩存）。

二、避免對資源的多重佔用（好比寫文件操做）。

缺點

沒有接口，不能繼承，與單一職責原則衝突，一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來實例化。

實現方式一：懶漢式（線程不安全）

懶漢式：就是用的時候再進行實例化對象。

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}
複製代碼

這種實現方式不支持多線程，由於沒有同步鎖，多線程下不能正常工做。

實現方式二：懶漢式（線程安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
複製代碼

能夠在多線程環境下使用，可是效率過低。

優勢：一個對象初始化一次，節省內存。

缺點：必須用synchronized來維持單例，沒效率。

實現方式三：餓漢式（線程安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}
複製代碼

由於它做爲靜態資源，因此在類裝載時就被實例化

優勢：沒有加鎖，執行效率會提升。

缺點：類加載時就初始化，浪費內存。

實現方式四：雙檢鎖/雙重校驗鎖DCL（線程安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    public static Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
複製代碼

採用雙鎖機制，安全且在多線程狀況下能保持高性能。詳細瞭解請點擊：Java併發編程 -- 單例模式線程安全問題

實現方式五：登記式/靜態內部類（線程安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private static class SingletonHandler{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHandler.INSTANCE;
    }
}
複製代碼

這種方式能夠說是惡漢式的變通版，SingletonHandler沒有被主動使用的狀況下是不會實例化Singleton對象的，因此這樣作，既能達到lazy式的加載，又能保證線程安全。

實現方式六：枚舉類（線程安全）

public enum  Singleton {
    INSTANCE;
    public void myMethod() {
        System.out.println("enum instance test");
    }
}
複製代碼

它不只能避免多線程同步問題，並且還自動支持序列化機制，防止反序列化從新建立新的對象，絕對防止屢次實例化。

測試：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
        singleton.myMethod();
    }
}
複製代碼

enum instance test
複製代碼

總結

不建議使用第 1 種和第 2 種懶漢方式，建議使用第 3 種餓漢方式。只有在要明確實現 lazy loading 效果時，纔會使用第 5 種登記方式。若是涉及到反序列化建立對象時，能夠嘗試使用第 6 種枚舉方式。