单例模式:
一个类只允许创建一个实例对象,并提供访问其唯一的对象的方式。这个类就是一个单例类,这种设计模式叫作单例模式。
作用:
避免频繁创建和销毁系统全局使用的对象。
单例模式的特点:
- 单例类只能有一个实例
- 单例类必须自己创建自己的唯一实例
- 单例类必须给所有其他对象提供这一实例的访问
应用场景:
- 全局唯一类,如 系统配置类、系统硬件资源访问类
- 序列号生成器
- Web 计数器
饿汉式与懒汉式的区别:
- 饿汉式是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证 getInstance() 方法被调用时的时候,单例已经初始化完成,可以直接使用。
- 懒汉式比较懒,只有当被调用 getInstance() 方法时,才会去初始化这个单例。
线程安全性问题:
饿汉式,在被调用 getInstance() 方法时,单例已经由 jvm 加载初始化完成,所以并发访问 getInstance() 方法返回的都是同一实例对象,线程安全。
懒汉式,要保证线程安全,可以有以下几种方式:
- 给静态 getInstance() 方法加锁,性能差
- getInstance() 方法双重检查给类加锁后创建对象(以上两种低版本 JDK,由于指令重排,需要加 volatile 关键字,否则创建出多个对象;JDK 1.5 内存模型加强后解决了对象 new 操作和初始化操作的原子性问题)
- 通过静态内部类实现
- 通过枚举实现
示例代码:
1、饿汉式
package constxiong.interview;/** * 单例模式 饿汉式 * @author ConstXiong */public class TestSingleton { private static final TestSingleton instance = new TestSingleton(); private TestSingleton() { } public static TestSingleton getInstance() { return instance; } }
2、懒汉式:线程不安全
package constxiong.interview;/** * 单例模式 懒汉式-线程不安全 * @author ConstXiong */public class TestSingleton { private static TestSingleton instance; private TestSingleton() { } public static TestSingleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new TestSingleton(); } return instance; } }
3、懒汉式:getInstance() 方法加锁,线程安全,性能差
package constxiong.interview;/** * 单例模式 懒汉式-加锁 * @author ConstXiong */public class TestSingleton { private static volatile TestSingleton instance; private TestSingleton() { } public static synchronized TestSingleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new TestSingleton(); } return instance; } }
4、懒汉式:双重检查 + 对类加锁
package constxiong.interview;/** * 单例模式 懒汉式-双重检查 + 对类加锁 * @author ConstXiong */public class TestSingleton { private static volatile TestSingleton instance; private TestSingleton() { } public static TestSingleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (TestSingleton.class) { if (instance == null) { instance = new TestSingleton(); } } } return instance; } }
5、懒汉式:静态内部类
package constxiong.interview;/** * 单例模式 懒汉式-静态内部类 * @author ConstXiong */public class TestSingleton { private static class SingletonHolder { private static final TestSingleton instance = new TestSingleton(); } private TestSingleton() { } public static TestSingleton getInstance() { return SingletonHolder.instance; } }
6、懒汉式:枚举
package constxiong.interview;import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;/** * 单例模式 懒汉式-枚举,id生成器 * @author ConstXiong */public enum TestSingleton { INSTANCE; private AtomicLong id = new AtomicLong(0); public long getId() { return id.incrementAndGet(); }}
实现方式的选择建议:
- 没有特殊要求,建议使用 1、饿汉式,提前初始化好对象,虽然提前占用内存资源和提前了初始化的时间,但避免了懒加载过程中程序出现内存不够、超时等问题,符合 fail-fast 原则。
- 明确要求懒加载,可以使用 5、静态内部类的方式
- 有其他特殊要求,使用 4、双重检查 + 对类加锁的方法