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单例模式的五种写法

程序员文章站 2022-07-13 23:38:04
...

经典版单例模式

public class Singleton {

    //利用一个静态常量来记录singleton类的唯一实例。
    private static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {
    }

    public static  Singleton getInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {//注意,只有第一次才彻底执行这里的代码
            uniqueInstance = new Singleton();//延迟实例化 (lazy instantiaze)
        }
        return uniqueInstance;
        //如果uniqueInstance不是null,就表示之前创建过对象,
        // 我们就直接跳到return语句
    }
}

这个版本存在一些问题,当不止一个线程的时候,以两个线程为例,两个线程同时执行到 if (uniqueInstance == null) {} 时,因为两个线程里类此时都没有实例化,因此这里还会 new 两个实例,所以经典模式只适合同步的情况下。

优点:延迟加载(需要的时候才去加载)
缺点:线程不安全,在多线程中很容易出现不同步的情况,如在数据库对象进行的频繁读写操作时。

同步锁单例模式

public class Singleton {
    //利用一个静态常量来记录singleton类的唯一实例。
    private static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {
    }
    
    /*懒汉式变种,解决线程安全问题**/  
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {//注意,只有第一次才彻底执行这里的代码
            uniqueInstance = new Singleton();//延迟实例化 (lazy instantiaze)
        }
        return uniqueInstance;
        //如果uniqueInstance不是null,就表示之前创建过对象,
        // 我们就直接跳到return语句
    }

    /*更一般的写法是这样, 加上synchronized,但是每次调用实例时都会加载**/  
    public static Singleton getInstance() {  
         synchronized (Singleton.class) {  
             if (instance == null) {  
                 instance = new Singleton();  
             }  
         }  
         return instance;  
    }
}

通过添加 synchronized 关键字到 getInstance 方法中,我们强迫每个进入线程中进入该方法的前提是别的线程离开该方法,不会有两个线程同时进入该方法。这种单例模式是线程安全的,不过 synchronized 会影响程序的性能,只有第一次执行该方法实例化的时候才需要同步,一旦设置好 uniqueInstance 就不再需要同步这个方法了。因此之后每次调用这个方法,synchronized 都是一种累赘。

优点:解决了线程不安全的问题。
缺点:效率有点低,每次调用实例都要判断同步锁
补充:在Android源码中使用的该单例方法有:InputMethodManager,AccessibilityManager等都是使用这种单例模式

急切式单例模式(直接在静态变量创建单例)

public class Singleton {

    /** 
     * 内部类实现单例模式 
     * 延迟加载,减少内存开销 
     * 
     */  
    private static class SingletonHolder {  
        private static Singleton instance = new Singleton();  
    }  

    /** 
     * 私有的构造函数 
     */  
    private Singleton() {  

    }  

    public static Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.instance;  
    }  
 }

优点:延迟加载,线程安全(java中class加载时互斥的),也减少了内存消耗

双重同步锁单例模式

public class Singleton {
    //volatile 关键词确保:当uinqueInstance变量被初始化成Singleton实例时,
    // 多个线程正确的处理uniqueInstance变量
    private volatile static Singleton uniqueInstance;//利用一个静态常量来记录singleton类的唯一实例。

    private Singleton() {

    }
    //防止多线程出错
    public static  Singleton getInstance() {//检查实例,如果不存在,进入同步区块。
        if (uniqueInstance == null) {//注意,只有第一次才彻底执行这里的代码
            synchronized (Singleton.class) {
                //进入区块后在检查一次,如果仍是null,才创建实例。
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();//延迟实例化 (lazy instantiaze)
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;//如果uniqueInstance不是null,就表示之前创建过对象,
        // 我们就直接跳到return语句
    }
}  

想比同步锁单例模式,这种做法可以大大提高性能。
volatile 关键词:当 uinqueInstance 变量被初始化成 Singleton 实例时,多个线程正确的处理 uniqueInstance 变量。

优点:在并发量不多,安全性不高的情况下或许能很完美运行单例模式。
缺点:不同平台编译过程中可能会存在严重安全隐患。
补充:在android图像开源项目Android-Universal-Image-Loader https://github.com/nostra13/Android-Universal-Image-Loader中使用的是这种方式

用枚举实现单例模式

public enum Singleton {
    instance;
    private xxxxxx instance;
    Singleton () {
        instance = new xxxxxx ();
    }
    public xxxxxx getInstance() {
        return instance;
    }
}

上面的类 xxxxxx 是我们要应用单例模式的资源,具体可以表现为网络连接,数据库连接,线程池等等。获取资源的方式很简单,只要使用Singleton.instance.getInstance() 即可获得所要实例。在枚举中我们明确了构造方法限制为私有,在我们访问枚举实例时会执行构造方法,同时每个枚举实例都是 static final 类型的,也就表明只能被实例化一次。在调用构造方法时,我们的单例被实例化。 也就是说,因为 enum 中的实例被保证只会被实例化一次,所以我们的 instance 也被保证实例化一次。