单例模式详解

单例模式介绍

所谓类的单例设计模式，就是采用一定的方法保证在整个软件系统中，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，他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，这时就会使用到单例模式。

单例模式八种方式

饿汉式（静态常量）
饿汉式（静态代码块）
懒汉式（线程不安全）
懒汉式（线程安全，同步方法）
懒汉式（线程安全，同步代码块）
双重检查
静态内部类
枚举

饿汉式（静态常量）

class Singleton {
    // 1. 构造器私有化
    private Singleton(){}

    // 2. 类的内部创建对象
    private static Singleton instnace = new Singleton();

    // 3. 向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instnace;
    }
}

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 ClassLoader 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，因为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：可用，可能造成内存浪费。

饿汉式（静态代码块）

class Singleton {
    // 1. 构造器私有化
    private Singleton(){}

    // 2. 类的内部创建对象
    private static Singleton instnace;

    // 在静态代码块中实例化
    static {
        instnace = new Singleton();
    }

    // 3. 向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instnace;
    }
}

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：可用，但是可能造成内存浪费

懒汉式（线程不安全）

class Singleton {
    // 1. 构造器私有化
    private Singleton(){}

    // 2. 类的内部创建对象
    private static Singleton instnace;

    // 3. 向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        if (instnace == null) {
            instnace = new Singleton();
        }
        return instnace;
    }
}

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。

懒汉式（线程安全，同步方法）

class Singleton {
    // 1. 构造器私有化
    private Singleton(){}

    // 2. 类的内部创建对象
    private static Singleton instnace;

    // 3. 向外暴露一个静态的公共方法
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instnace == null) {
            instnace = new Singleton();
        }
        return instnace;
    }
}

优缺点说明：

解决了线程不安全问题。
效率太低了，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

懒汉式（同步代码块）

class Singleton {
    // 1. 构造器私有化
    private Singleton(){}

    // 2. 类的内部创建对象
    private static Singleton instnace;

    // 3. 向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        if (instnace == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                instnace = new Singleton();
            }
        }
        return instnace;
    }
}

优缺点说明：

这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的的代码块
但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了 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。

结论：在实际开发中，不能使用这种方式

双重检查

class Singleton {
    // 1. 构造器私有化
    private Singleton(){}

    // 2. 类的内部创建对象
    private static volatile Singleton instnace;

    // 3. 向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        if (instnace == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instnace == null) {
                    instnace = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instnace;
    }
}

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

静态内部类

class Singleton {
    // 1. 构造器私有化
    private Singleton(){}

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

    public static Singleton 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.

枚举

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

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

单例模式在JDK 应用的源码分析

我们 JDK 中，java.lang.Runtime 就是经典的单例模式(饿汉式)

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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)。

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单例模式详解

单例模式介绍

单例模式八种方式

饿汉式（静态常量）

饿汉式（静态代码块）

懒汉式（线程不安全）

懒汉式（线程安全，同步方法）

懒汉式（同步代码块）

双重检查

静态内部类

枚举

单例模式在JDK 应用的源码分析

单例模式注意事项和细节说明

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