系列一、 单例设计模式

一、单例设计模式

1.1、概述

单例模式（Singleton Pattern）是Java中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建者模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

1.2、应用场景

只需要一个实例，例如：各种Manager、各种Factory

二、单例模式的结构

2.1、单例模式主要有以下角色

• 单例类：只能创建一个实例的类
• 访问类：使用单例类

2.2、单例模式的实现

• 饿汉式：类加载就会导致该单例对象被创建
• 懒汉式：类加载不会导致该单例对象被创建，当首次使用该对象时才会创建

2.3、单例模式-饿汉式

2.3.1、静态成员变量

public class SingletonDemo1 {

    // 1、私有构造方法
    private SingletonDemo1() {
    }

    // 2、在当前类中创建本类对象
    private static SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();

    // 3、对外提供获取本类实例对象的公共访问方式
    public static SingletonDemo1 getInstance() {
        return instance;
    }
}

2.3.2、静态代码块

public class SingletonDemo2 {

    // 1、私有构造方法
    private SingletonDemo2() {

    }

    // 2、在当前类中声明当前类的类型变量
    private static SingletonDemo2 instance;

    // 3、在静态代码块中进行赋值
    static {
        instance = new SingletonDemo2();
    }

    // 4、对外提供获取该类对象的方法
    public static SingletonDemo2 getInstance() {
        return instance;
    }

}

2.3.3、存在的问题

由于对象的创建是随着类的加载而创建，所以存在内存浪费的问题。

2.4、单例模式-懒汉式

2.4.1、线程不安全

/**
 * 
 * @Description 懒汉式：线程不安全
 * 存在的问题：多线程情况下，会创建多个实例
 */
public class SingletonDemo3 {

    // 1、私有构造方法
    private SingletonDemo3() {

    }

    // 2、在当前类中声明当前类的类型变量
    private static SingletonDemo3 instance; // 这是声明了一个该类型的变量，并没有进行赋值

    // 3、对外提供获取该类对象的方法
    public static SingletonDemo3 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonDemo3();
        }
        return instance;
    }
}

2.4.2、线程安全

/**
 * @Description 懒汉式：线程安全
 * 存在的问题：
 *      对于getInstance()方法来说，绝大部分的操作都是读操作，读操作是线程安全的，所以我们没必要让每个线程必须持有锁才能调用该方法，
 *   而且加锁在多线程场景下，会严重影响性能。
 */
public class SingletonDemo4 {

    // 1、私有构造方法
    private SingletonDemo4() {

    }

    // 2、在当前类中声明当前类的类型变量
    private static SingletonDemo4 instance; // 这是声明了一个该类型的变量，并没有进行赋值

    // 3、对外提供获取该类对象的方法
    public static synchronized SingletonDemo4 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonDemo4();
        }
        return instance;
    }

}

2.4.3、双重锁检查机制【推荐】

/**
 * @Description 懒汉模式：双重锁检查机制
 */
public class SingletonDemo5 {
    // 1、私有构造方法
    private SingletonDemo5() {

    }

    /**
     * 2、在当前类中声明当前类的类型变量
     * 说明：添加volatile关键字之后的双重检查锁模式是一种比较好的单例实现模式，能够保证在多线程的情况下线程安全，
     * 并且不会影响性能。
     */
    private static volatile SingletonDemo5 instance; // 这是声明了一个该类型的变量，并没有进行赋值

    // 3、对外提供获取该类对象的方法
    public static SingletonDemo5 getInstance() {
        // 3.1、第一次判断，如果instance不为null，不需要抢占资源，直接返回
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDemo5.class) {
                // 3.2、第二次判断
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDemo5();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}