单例模式

一、单例设计模式介绍

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例， 并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。

比如 Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够，这是就会使用到单例模式。

二、单例设计模式八种方式

单例模式有八种方式：

1) 饿汉式(静态常量)

2) 饿汉式（静态代码块）

3) 懒汉式(线程不安全)

4) 懒汉式(线程安全，同步方法)

5) 懒汉式(线程安全，同步代码块)

6) 双重检查

7) 静态内部类

8) 枚举

三、饿汉式（静态常量）

饿汉式（静态常量）应用实例步骤如下：

1. 构造器私有化 (防止 new )
2. 类的内部创建对象
3. 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance

//饿汉式(静态变量)
public class Singleton1 {private Singleton1(){}private final static Singleton1 instance = new Singleton1();public static Singleton1 getInstance(){return instance;}
}

优缺点说明：

优点：

• 写法简单，就是在类装载的时候就完成实例化。
• 避免了线程同步问题。

缺点：

• 在类装载的时候就完成实例化，没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存浪费

这种方式基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 lazy loading 的效果

结论：

• 这种单例模式可用，可能造成内存浪费

四、饿汉式（静态代码块）

//饿汉式（静态代码块）
public class Singleton2 {private Singleton2(){}private final static Singleton2 instance;static{instance = new Singleton2();}public static Singleton2 getInstance(){return instance;}
}

优缺点说明：

这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。

结论：

• 这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

五、 懒汉式(线程不安全)

//懒汉试(线程不安全)
public class Singleton3 {private Singleton3(){}private static Singleton3 instance;public static Singleton3 getInstance(){if (instance==null){instance=new Singleton3();}return instance;}
}

优缺点说明：
起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用。

如果在多线程下，一个线程进入了 if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式

结论：

• 在实际开发中，不要使用这种方式.

六、懒汉式(线程安全，同步代码块)

//懒汉式(线程安全，同步代码块)
public class Singleton4 {private Singleton4() {}private static Singleton4 instance;public static Singleton4 getInstance() {if (instance == null) {synchronized (this) {instance = new Singleton4();}}return instance;}
}

不推荐使用

七、 懒汉式(线程安全，同步方法)

//懒汉式(线程安全，同步方法)
public class Singleton5 {private Singleton5() { }private static Singleton5 instance;public static synchronized Singleton5 getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton5();}return instance;}
}

优缺点说明：

解决线程安全问题

效率低，每个线程在想获得类的实例时候，执行 getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接 return 就行了。方法进行同步效率太低

结论：

• 在实际开发中，不推荐使用这种方式

八、双重检查

//双重检查
public class Singleton6 {private Singleton6() {}private static volatile Singleton6 instance;public Singleton6 getInstance() {if (instance == null) {synchronized (this) {if (instance == null) {instance = new Singleton6();}}}return instance;}
}

优缺点说明：

Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次 if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。

这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断 if (singleton == null)，直接 return 实例化对象，也避免的反复进行方法同步.

线程安全`；延迟加载；`效率较高

结论：

• 在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

九、静态内部类

//静态内部类
public class Singleton7 {private Singleton7(){}private static class SingletonInstance{private static final Singleton7 INSTANCE = new Singleton7();}public Singleton7 getInstance(){return SingletonInstance.INSTANCE;}
}

优缺点说明：

这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。

静态内部类方式在 Singleton 类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用 getInstance 方法，才会装载 SingletonInstance 类，从而完成 Singleton 的实例化。

类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM 帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。

优点：

• 避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

结论：

• 推荐使用.

十、枚举

//枚举类
public enum  Singleton8 {INSTANCE;
}

优缺点说明：

这借助 JDK1.5 中添加的枚举来实现单例模式。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。

这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式

结论：

• 推荐使用

十一、单例模式注意事项和细节说明

单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能

当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用 new

单例模式使用的场景：

• 需要频繁的进行创建和销毁的对象、
• 创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、
• 频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)