背景
最近开始学习设计模式，准备从最简单的单例模式开始写博客。
单例模式可以细分为懒汉式、饿汉式、静态内部类、枚举、容器五种创建方法。这篇文章就介绍单例模式的各种写法。
懒汉式
单例模式-懒汉式，顾名思义就是懒人的创建对象方式，只有当用到这个类的时候才去实例化对象，如果不用到，只声明对象，并不会实例化对象。
1、懒汉式：线程不安全，适用于单线程
public class Singleton1 {
// 声明单例对象为private，并不进行实例化
private static Singleton1 instance = null;
// 同时声明类的构造方法为private，使得无法在此类外进行实例化
private Singleton1() { }
// 获得单例对象的方法
public static Singleton1 getInstance() {
// 判断对象是否已实例化，没有实例化才new一个新的对象
if (null == instance) {
instance = new Singleton1();
}
return instance;
}
}
- 缺点：线程不安全，当两个线程同时运行到
if (null == instance)时，可能出现两个线程同时判断为true的情况，可能获取到两个不同的Singleton1实例，不满足单例条件。
2、懒汉式，使用synchronized同步锁：线程安全，适用于多线程，但效率低
为了防止多线程不安全的情况，可以使用synchronized关键字修饰获取实例的静态方法，但这个方法会引起线程阻塞，影响程序性能，效率不高。
public class Singleton2 {
// 声明单例对象为private，并不进行实例化
private static Singleton2 instance = null;
// 同时声明类的构造方法为private，使得无法在此类外进行实例化
private Singleton2() { }
// 获得单例对象的方法
public static synchronized Singleton2 getInstance() {
// 判断对象是否已实例化，没有实例化才new一个新的对象
if (null == instance) {
instance = new Singleton2();
}
return instance;
}
}
- 总结：适用于多线程，但加锁后开销加大，获取实例的方法效率低
3、懒汉式-双重检验锁：线程安全，适用于多线程，且效率高
效率低的问题可以通过修改获取实例静态方法实现：只有在实例未被初始化时才加锁，加锁后再次判断实例是否已被初始化。
public class Singleton3 {
// 声明单例对象为private，并用volatile关键字修饰，保证可见性
private static volatile Singleton3 instance = null;
// 同时声明类的构造方法为private，使得无法在此类外进行实例化
private Singleton3() { }
// 获得单例对象的方法
public static Singleton3 getInstance() {
// 判断对象是否已实例化，没有实例化才new一个新的对象，第一次判断是为了不必要的同步
if (null == instance) {
// 加锁，准备创建实例
synchronized (Singleton3.class) {
// 再次判断实例是否已被实例化
if (null == instance) {
instance = new Singleton3();
}
}
}
return instance;
}
}
- 总结：资源利用率高，第一次加载时才创建实例，效率高，但第一次获取实例稍慢，且会可能出现DCL失效
饿汉式
饿汉式的意思是，类加载器加载类的时候就初始化对象创建实例，不论后面是否用到这个类。
4、饿汉式
public class Singleton4 {
private static Singleton4 instance = new Singleton4();
private Singleton4() {
}
public static Singleton4 getInstance() {
return instance;
}
}
- 优点：基于类加载机制避免了多线程的同步问题，获取对象速度快（直接返回对象）
- 缺点：在类加载时就创建实例导致类加载慢，没有达到懒加载的效果，同时不能确定是否有其他方法导致二次类加载
静态内部类
在单例类的静态内部类中声明单例对象，并实例化。
属于懒汉式。
5、静态内部类：推荐的写法
public class Singleton5 {
// 同时声明类的构造方法为private，使得无法在此类外进行实例化
private Singleton5() { }
// 获得单例对象的方法
public static Singleton5 getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
// 静态内部类，调用getInstance方法时，加载静态内部类，创建实例
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton5 instance = new Singleton5();
}
}
- 总结：第一次加载类时并不会初始化instance，只有第一次调用获取实例方法时虚拟机加载静态内部类并初始化instance,这样不仅能确保线程安全也能保证类的唯一性，所以推荐使用静态内部类单例模式。
枚举类
6、枚举类单例
public enum Singleton6 {
INSTANCE;
// 业务方法
public void serviceMethod() { }
}
- 属于饿汉式
- 优点：简单，枚举实例默认线程安全，单例，反序列化不会生成新的对象
- 缺点：少用，可读性不高
验证单例模式的反序列化
public class SingletonSerializableCheck {
/**
* 序列化单例对象
* 把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化
* @param instance
* @param filePath
* @throws Exception
*/
private static void writeEnum(Object instance, String filePath) throws Exception {
ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(new File(filePath)));
outputStream.writeObject(instance);
outputStream.close();
}
/**
* 单例对象反序列化
* 把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化
* @param filePath
* @return
* @throws Exception
*/
private static Object readEnum(String filePath) throws Exception {
ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File(filePath)));
return inputStream.readObject();
}
}
- 其他的单例模式写法会出现反序列化生成两个单例对象的情况，将上面验证代码声明单例对象改成
Object checkedSingletonObj = Singleton1.getInstance();，输出false，说明反序列化生成了新对象。
如何避免反序列化生成新对象？
单例类应提供
readResolve()方法以控制对象的反序列化
/**
* 控制反序列化，防止反序列化生成新对象
* @return singleton.Singleton1
* @throws ObjectStreamException
*/
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance;
}
基于容器实现
如HashMap，因为HashMap中的key是不可重复的
7、基于容器实现单例
public class Singleton7 {
private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<>();
public static void registerService(String key, Object instance) {
if (!objMap.containsKey(key)) {
objMap.put(key, instance);
}
}
public static Object getService(String key) {
return objMap.get(key);
}
}
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文档信息
- 本文作者：Planeswalker23
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