java設計模式--單例模式

 單例設計模式

Singleton是一種創建型模式，指某個類採用Singleton模式，則在這個類被創建後，只可能產生一個實例供外部訪問，並且提供一個全局的訪問點。

核心知識點如下：

(1) 將採用單例設計模式的類的構造方法私有化（採用private修飾）。

(2) 在其內部產生該類的實例化對象，並將其封裝成private static類型。

(3) 定義一個靜態方法返回該類的實例。

/** 
 * 方法一
 * 單例模式的實現：餓漢式,線程安全 但效率比較低 
 */  
public class SingletonTest {  

    // 定義一個私有的構造方法
    private SingletonTest() {  
    }  

    // 將自身的實例對象設置為一個屬性,並加上Static和final修飾符
    private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();  

    // 靜態方法返回該類的實例
    public static SingletonTest getInstancei() {  
        return instance;  
    }  
  
}

方法一就是傳說的中的餓漢模式
優點是：寫起來比較簡單，而且不存在多線程同步問題，避免了synchronized所造成的性能問題；
缺點是：當類SingletonTest被載入的時候，會初始化static的instance，靜態變數被創建並分配記憶體空間，從這以後，這個static的instance對象便一直占著這段記憶體（即便你還沒有用到這個實例），當類被卸載時，靜態變數被摧毀，並釋放所占有的記憶體，因此在某些特定條件下會耗費記憶體。

/**  
 *方法二
 * 單例模式的實現：飽漢式,非線程安全   
 *   
 */  
public class SingletonTest {

    // 定義私有構造方法（防止通過 new SingletonTest()去實例化）
    private SingletonTest() {   
    }   

    // 定義一個SingletonTest類型的變數（不初始化，註意這裡沒有使用final關鍵字）
    private static SingletonTest instance;   

    // 定義一個靜態的方法（調用時再初始化SingletonTest，但是多線程訪問時，可能造成重覆初始化問題）
    public static SingletonTest getInstance() {   
        if (instance == null)   
            instance = new SingletonTest();   
        return instance;   
    }   
} 

方法二就是傳說的中的飽漢模式
優點是：寫起來比較簡單，當類SingletonTest被載入的時候，靜態變數static的instance未被創建並分配記憶體空間，當getInstance方法第一次被調用時，初始化instance變數，並分配記憶體，因此在某些特定條件下會節約了記憶體；
缺點是：併發環境下很可能出現多個SingletonTest實例。

/**  
 *方法三
 * 單例模式的實現：飽漢式,線程安全簡單實現   
 *   
 */  
public class SingletonTest {

    // 定義私有構造方法（防止通過 new SingletonTest()去實例化）
    private SingletonTest() {   
    }   

    // 定義一個SingletonTest類型的變數（不初始化，註意這裡沒有使用final關鍵字）
    private static SingletonTest instance;   

    // 定義一個靜態的方法（調用時再初始化SingletonTest，使用synchronized 避免多線程訪問時，可能造成重的復初始化問題）
    public static synchronized  SingletonTest getInstance() {   
        if (instance == null)   
            instance = new SingletonTest();   
        return instance;   
    }   
} 

方法三為方法二的簡單優化
優點是：使用synchronized關鍵字避免多線程訪問時，出現多個SingletonTest實例。
缺點是：同步方法頻繁調用時，效率略低。

/**  
 * 方法四
 * 單例模式最優方案
 * 線程安全  並且效率高  
 *  
 */  
public class SingletonTest { 

    // 定義一個私有構造方法
    private SingletonTest() { 
     
    }   
    //定義一個靜態私有變數(不初始化，不使用final關鍵字，使用volatile保證了多線程訪問時instance變數的可見性，避免了instance初始化時其他變數屬性還沒賦值完時，被另外線程調用)
    private static volatile SingletonTest instance;  

    //定義一個共有的靜態方法，返回該類型實例
    public static SingletonTest getIstance() { 
        // 對象實例化時與否判斷（不使用同步代碼塊，instance不等於null時，直接返回對象，提高運行效率）
        if (instance == null) {
            //同步代碼塊（對象未初始化時，使用同步代碼塊，保證多線程訪問時對象在第一次創建後，不再重覆被創建）
            synchronized (SingletonTest.class) {
                //未初始化，則初始instance變數
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonTest();   
                }   
            }   
        }   
        return instance;   
    }   
}

方法四為單例模式的最佳實現。記憶體占用地，效率高，線程安全，多線程操作原子性。

（事實上，可以通過Java反射機制來實例化private類型的構造方法，此時基本上會使所有的Java單例實現失效。本帖不討論反射情況下問題，預設無反射，也是常見的面試已經應用場景）