Java设计模式之单例模式

设计模式

1.概述

设计模式其实就是前人解决问题所总结（所使用）的方法。被后人所整理的一些方法。

2.单例设计模式

A.概述

所谓单例是指一个类只能实例化一个对象。

B.实现方式

1.定义私有静态成员变量（变量类型与当前自定义类型相一致）
2.私有化构造函数（避免直接实例化对象）
3.公共静态方法（用于返回实例对象）

C.实现方式

1.懒汉式
2.饿汉式

3.代码实现

懒汉模式
class SingleClass{
//懒汉式
//懒汉式不直接进行实例化，实例化操作在静态方法中进行
//缺点：在静态方法中需要进行判断（造成一定的时间上的消耗）
//适用：类的使用不频繁，具体实例化时间不确定的情况
private static SingleClass instance = null;

//定义私有的构造函数(避免直接调用构造函数实例化对象)
private SingleClass() {
System.out.println("构造函数被调用,Date:" + new Date().toLocaleString());
}

//提供公共的静态方法用于实例化对象
public static SingleClass createInstance(){
//判断当前对象是否为null
//（如果为null则实例化对象,否则直接返回instance变量）
if(instance == null)
instance = new SingleClass();
return instance;
}
}

饿汉模式
class SingleClass{
//定义静态成员变量用于存储当前类型的实例
//饿汉式
//饿汉式直接进行对象的实例化
//缺点：直接实例化会造成资源浪费
//适用：类的使用较为频繁的情况
private static SingleClass instance=new SingleClass();

//定义私有的构造函数(避免直接调用构造函数实例化对象)
private SingleClass() {
System.out.println("构造函数被调用,Date:" + new  Date().toLocaleString());
}

//提供公共的静态方法用于实例化对象
public static SingleClass createInstance(){
return instance;
}
}

1. 补充

对于以上两种单例模式的实现，事实上通过java的反射机制是能够实例化为private的类的，那基本上会使所有的java单例的实现失效，在这里我们不考虑java的反射机制。

但是此外以上的懒汉式实现的单例模式没有考虑线程安全性问题，他是线程不安全的，并发环境下可能出现多个SingleClass的实例，要实现线程安全，有以下几种方式：

什么是线程安全？

在多线程环境下，执行同一段代码或者变量结果都是相同的，我们就称为线程安全的，反之则为非线程安全的，线程不安全的。

1.在createInstance()方法上加同步

public static synchronized SingleClass createInstance(){
if(instance == null)
instance = new SingleClass();
return instance;
}

2.双重检查锁定

public static SingleClass createInstance(){
if(instance==null){
synchronized (SingleClass.class) {
if(instance==null){
instance = new SingleClass();
}
}
}
return instance;
}

3.静态内部类

class SingleClass{
private SingleClass(){}
private static class Lazy{
private static final SingleClass INSTANCE = new SingleClass();
}
public static final SingleClass createInstance(){
return Lazy.INSTANCE;
}
}

这种方式要比前两种好些，即实现了线程安全，有避免了同步带来的性能影响。

1、2、3三种实现又有何区别？

第1种，在方法调用上加了同步，虽然线程安全了，但是每次都要同步，会影响性能，毕竟99%的情况下是不需要同步的，

第2种，在createInstance中做了两次null检查，确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步，这样也是线程安全的，同时避免了每次都同步的性能损耗

第3种，利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程，所以也是线程安全的，同时没有性能损耗。


对于饿汉式，它在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。