JAVA設(shè)計(jì)模式之單例模式詳解

更新時(shí)間：2022年01月28日 16:49:38 作者：JinziH Never Give Up

大家好，本篇文章主要講的是JAVA設(shè)計(jì)模式之單例模式詳解，感興趣的同學(xué)趕快來(lái)看一看吧，對(duì)你有幫助的話(huà)記得收藏一下

前言

在之前的文章里已經(jīng)介紹了設(shè)計(jì)模式以及設(shè)計(jì)原則的概念,接下來(lái)我們從單例模式入手深入學(xué)習(xí)幾種常用的JAVA設(shè)計(jì)模式,在實(shí)踐中加深理解。

一、單例模式是什么？

單例（Singleton）模式的定義：指一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例,且該類(lèi)能自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例的一種模式。

作用:單例模式是保證系統(tǒng)實(shí)例唯一性的重要手段。用于一個(gè)全局類(lèi)對(duì)象在多個(gè)地方被使用的場(chǎng)景下,保障了整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)對(duì)象被使用,很好的節(jié)約了資源

實(shí)現(xiàn)方法:將類(lèi)的實(shí)例化方法私有化來(lái)防止程序通過(guò)其他方式創(chuàng)建該類(lèi)的實(shí)例,提供一個(gè)全局唯一獲取該類(lèi)實(shí)例的方法幫助用戶(hù)獲取類(lèi)的實(shí)例。

實(shí)現(xiàn)單例模式很簡(jiǎn)單,每次獲取前先判斷系統(tǒng)是否已經(jīng)存在單例對(duì)象,沒(méi)有就創(chuàng)建,有就返回這個(gè)對(duì)象。單例模式常見(jiàn)的寫(xiě)法有懶漢式單例和餓漢式單例。

二、懶漢式單例

定義:類(lèi)加載時(shí)沒(méi)有生成單例,第一次調(diào)用 getlnstance 方法時(shí)創(chuàng)建這個(gè)單例。

public class LazySingleton {

    //定義一個(gè)私有的靜態(tài)對(duì)象instance,靜態(tài)方法和屬性屬于類(lèi),能保障單例對(duì)象的唯一性
    private static LazySingleton instance;

    //私有化構(gòu)造方法,只能在本類(lèi)中被訪(fǎng)問(wèn),其他類(lèi)中不能通過(guò)構(gòu)造方法直接創(chuàng)建對(duì)象
    private LazySingleton() {
    }

    //提供一個(gè)全局唯一獲取實(shí)例的方法
    public static synchronized LazySingleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

懶漢模式在獲取對(duì)象實(shí)例時(shí)做了加鎖操作,因此是線(xiàn)程安全的

測(cè)試代碼與結(jié)果

public class TestLazySingleton {
    public static void main(String[] args) {
        LazySingleton lazySingleton1=LazySingleton.getInstance();
        LazySingleton lazySingleton2=LazySingleton.getInstance();
        LazySingleton lazySingleton3=LazySingleton.getInstance();
        System.out.println(lazySingleton1);
        System.out.println(lazySingleton2);
        System.out.println(lazySingleton3);
    }
}

在這里插入圖片描述

從上圖中可以看出雖然獲取了三次實(shí)例,但每次獲取的都是同一個(gè)實(shí)例,即一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例。

三、餓漢式單例

定義:該模式的特點(diǎn)是類(lèi)一旦加載就創(chuàng)建一個(gè)單例，在調(diào)用 getInstance 方法之前單例已經(jīng)存在。

public class HungrySingleton {
    //類(lèi)加載完成后該類(lèi)的實(shí)例便已經(jīng)存在
    private static HungrySingleton instance=new HungrySingleton();
    //私有化構(gòu)造方法
    private HungrySingleton(){
    }
    //類(lèi)加載后實(shí)例就存在,不會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)程安全問(wèn)題,不需要加鎖
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return  instance;
    }
}

測(cè)試代碼和結(jié)果

public class TestHungrySingleton {
    public static void main(String[] args) {
       HungrySingleton hungrySingleton1=HungrySingleton.getInstance();
       HungrySingleton hungrySingleton2=HungrySingleton.getInstance();
       HungrySingleton hungrySingleton3=HungrySingleton.getInstance();
        System.out.println(hungrySingleton1);
        System.out.println(hungrySingleton2);
        System.out.println(hungrySingleton3);
    }
}

在這里插入圖片描述

從上圖看出餓漢式單例在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中也只存在一個(gè)實(shí)例。

懶漢式單例和餓漢式單例的區(qū)別
1.懶漢模式在類(lèi)中定義了單例但是并未實(shí)例化,實(shí)例化是在方法中實(shí)現(xiàn)的,而餓漢模式定義的時(shí)候就進(jìn)行了實(shí)例化
2.懶漢模式需要在獲取實(shí)例的方法上加鎖保證線(xiàn)程安全,餓漢模式不需要加鎖。

四、雙重校驗(yàn)鎖

懶漢模式用到了synchronized，會(huì)導(dǎo)致很大的性能開(kāi)銷(xiāo)，并且加鎖其實(shí)只需要在第一次初始化的時(shí)候用到，之后的調(diào)用都沒(méi)必要再進(jìn)行加鎖。

雙重校驗(yàn)鎖在懶漢模式的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的優(yōu)化,給靜態(tài)對(duì)象加上volatile來(lái)保證有序性,第一次獲取對(duì)象時(shí)通過(guò)synchronize(Singleton.class)保障操作的唯一性。

public class LockSingleton {
    private  volatile static LockSingleton lockSingleton;
    private LockSingleton(){}
    public static LockSingleton getInstance(){
        if(lockSingleton==null){
            synchronized (LockSingleton.class){
                if (lockSingleton==null){
                    lockSingleton=new LockSingleton();
                }
            }
        }
        return lockSingleton;
    }
}

測(cè)試代碼與結(jié)果

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        LockSingleton lockSingleton1=LockSingleton.getInstance();
        LockSingleton lockSingleton2=LockSingleton.getInstance();
        LockSingleton lockSingleton3=LockSingleton.getInstance();
        System.out.println(lockSingleton1);
        System.out.println(lockSingleton2);
        System.out.println(lockSingleton3);
    }
}

在這里插入圖片描述

執(zhí)行雙重檢查是因?yàn)?，如果多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)了通過(guò)了第一次檢查，并且其中一個(gè)線(xiàn)程首先通過(guò)了第二次檢查并實(shí)例化了對(duì)象，那么剩余通過(guò)了第一次檢查的線(xiàn)程就不會(huì)再去實(shí)例化對(duì)象。

除了第一次創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)加鎖的情況，后續(xù)的所有調(diào)用都會(huì)避免加鎖而直接返回，解決了性能消耗的問(wèn)題。