java設計模式-單例模式

單例模式

 概述

　　單例模式是 Java 比較簡單，也是最基礎，最常用的設計模式之一。在運行期間，保證某個類只創建一個實例，保證一個類僅有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點。

　　單例模式主要有餓漢式單例、懶漢式單例、靜態內部類實現單例、枚舉類實現單例等，不同的方式有不同的優缺點，下面介紹各個實現方式和優缺點。

餓漢式單例

　　創建餓漢式單例簡單粗暴，在類被虛擬機加載時就創建類對象；

　　缺點：可能在還不需要此實例的時候就已經把實例創建出來了，沒起到lazy loading的效果；

　　優點：實現簡單，而且安全可靠；

package pattern.single;
/**
 * 餓漢式單例模式 不存在線程安全問題，因為在類加載時就創建好了對象
 * @author ningbeibei
 */
public class HungrySingle {
    // 當類加載時創建對象
    private static HungrySingle hungery = new HungrySingle();
    // 私有化構造函數,屏蔽外部創建對象
    private HungrySingle() {
    }
    // 提供全局訪問點，直接返回實例對象
    public static HungrySingle getHungrySingle() {
        return hungery;
    }
}

　　測試類代碼

package pattern.single;
/**
 * 餓漢式單例模式測試類
 * @author ningbeibei
 */
public class test {
    public static void main(String[] args) {
        //餓漢式單例模式,獲取 HungrySingle 實例
        HungrySingle hungry = HungrySingle.getHungrySingle();
        System.out.println("HungrySingle對象："+hungry);
    }
}

　　運行結果

 

 懶漢式單例

 　　相比餓漢式，懶漢式實現了用則創建不用則不創建，真正實現了懶加載效果；

package pattern.single;
/**
  *  懶漢式單例模式
 * @author ningbeibei
 */
public class SinglePattern {
    //聲明對象變量
    private static SinglePattern single = null;
    //私有化構造函數
    private SinglePattern(){
    }
    //對外提供獲取對象得方法
    public static SinglePattern getSinglePattern() {
        if(single==null){
            return new SinglePattern();
        }
        return single;
    }
}

　　注意：上面代碼實現了懶漢式單例，getSinglePattern()方法先判斷實例是否為空再決定是否去創建實例，看起來似乎很完美，但是存在線程安全問題。在並發獲取實例的時候，可能會存在構建了多個實例的情況。所以，需要對此代碼進行下改進，確保實例唯一。

 　　改進後代碼

package pattern.single;
/**
 * 雙重檢查加鎖
 * 線程安全懶漢模式
 * @author ningbeibei
 */
public class LockSinglePattern {
    //聲明變量, 使用volatile關鍵字確保絕對線程安全
    private volatile static LockSinglePattern lockSingle =null;
    //私有化構造函數
    private LockSinglePattern() {
    }
    //提供全局唯一獲取實例方法
    public static LockSinglePattern getLockSinglePattern() {
        //判斷實例是否null
        if(lockSingle==null) {
            //對單例類進行加鎖
            synchronized (LockSinglePattern.class) {
                //在判斷是否為null
                if(lockSingle==null) {
                    //創建實例
                    lockSingle = new LockSinglePattern();
                }
            }
        }
        //返回實例
        return lockSingle;
    }
}

　　注意：這裡採用了雙重校驗的方式，對懶漢式單例模式做了線程安全處理。通過加鎖，可以保證同時只有一個線程走到第二個判空代碼中去，這樣保證了只創建 一個實例。這裡還用到了volatile關鍵字來修飾lockSingle，其最關鍵的作用是防止指令重排。

　　測試類

package pattern.single;
/**
 * 懶漢式單例模式測試類
 * @author ningbeibei
 */
public class test {
    public static void main(String[] args) {
        //雙重加鎖，線程安全懶漢式單例模式
        LockSinglePattern lock= LockSinglePattern.getLockSinglePattern();
        System.out.println("線程安全懶漢式單例模式："+lock);
    }
}

　　運行結果

 

 

 

靜態內部類

　　通過靜態內部類的方式實現單例模式是線程安全的，因為內部靜態類只會被加載一次，故該實現方式是線程安全的

　　代碼如下：

package pattern.single;
/**
 * 靜態內部類實現單例模式
 * @author ningbeibei
 */
public class InteriorSingle {
    /**
     * 靜態內部類
     * @author ningbeibei
     */
    private static class Insingle {
        //靜態初始化器，由jvm來報證線程安全
        private static InteriorSingle single = new InteriorSingle();
    }
    //私有化構造函數
    private InteriorSingle() {
    }
    //提供全局唯一訪問點
    public static InteriorSingle getSingle() {
        return Insingle.single;
    }
}

 　　注意：通過靜態內部類的方式實現單例模式是線程安全的，同時靜態內部類不會在InteriorSingle類加載時就加載，而是在調用getSingle()方法時才進行加載，達到了懶加載的效果。似乎靜態內部類看起來已經是最完美的方法了，其實不是，可能還存在反射攻擊或者反序列化攻擊。

 　　測試類

package pattern.single;
/**
 * 懶漢式單例模式測試類
 * @author ningbeibei
 */
public class test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //靜態內部類實現單例模式。這個也式線程安全得
        InteriorSingle Interior = InteriorSingle.getSingle();
        System.out.println("靜態內部類單例模式："+Interior);
    }
}

　　運行結果

 

 

 枚舉實現單例模式

 　　最佳的單例實現模式就是枚舉模式。利用枚舉的特性，讓JVM來幫我們保證線程安全和單一實例的問題。而且寫法還特別簡單。

 　　代碼如下

package pattern.single;
/**
 * 枚舉類
 * @author ningbeibei
 */
public enum TypeSingle {
    // 定義一個枚舉的元素，它 就代表了Singleton的一個實例
    TYPESINGLE;
    //業務方法
    public void get() {
        System.out.println("枚舉中的方法");
    }
}

　　測試代碼

package pattern.single;
/**
 * 懶漢式單例模式測試類
 * @author ningbeibei
 */
public class test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //枚舉實現單例模式
        TypeSingle.TYPESINGLE.get();
    }
}

　　運行結果

 

 

 

破壞單例的兩種方式

　　反射破壞單例；

　　序列化破壞單例；

　　這兩中破壞單例模式的方式不會對枚舉單例方式構成威脅，所以一般都推薦枚舉實現單例模式；

總結

　　以上列舉了多種單例模式的寫法，在不同的場景中有不同應用；

　　寫的不足之處還望指正，以便我及時更正避免讀者誤解；

 

 

Tags:

VirMach 便宜 VPS

QNews

QNews