设计模式之单例模式精讲

UML图：

静态私有变量（即常量）保存单例对象，防止使用过程中重新赋值，破坏单例。
私有化构造方法，防止外部创建新的对象，破坏单例。
静态公共getInstance方法，作为唯一获取单例对象的入口。

java 复制代码

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = new Singleton();
        Singleton singleton2 = new Singleton();
        System.out.println(singleton1);
        System.out.println(singleton2);
        System.out.println(singleton1 == singleton2);
    }
    static class Singleton {
        public Singleton() {
        }
    }
}

饿汉式--最简单有效，唯一的缺陷在于当对象占用空间较大时，可能浪费内存空间。

java 复制代码

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Demo2 instance = Demo2.getInstance();
        Demo2 instance2 = Demo2.getInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
        System.out.println(instance == instance2);
    }
    private static final Demo2 singleton = new Demo2();
    
    private Demo2() {
        
    }
    public static Demo2 getInstance() {
        return singleton;
    }
}

DCL（Double Check Lock）懒汉式

java 复制代码

public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Demo3 instance = Demo3.getInstance();
        Demo3 instance2 = Demo3.getInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println("**************************************");
        Constructor<Demo3> declaredConstructor = Demo3.class.getDeclaredConstructor();
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        Demo3 demo3 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(demo3);
        System.out.println(demo3 == instance);
    }
    private static volatile Demo3 SINGLETON;
    private Demo3() {
    }
    public static Demo3 getInstance() {
        if (SINGLETON == null) {
            synchronized (Demo3.class) {
                if (SINGLETON == null) {
                    SINGLETON = new Demo3();
                }
            }
        }
        return SINGLETON;
    }
}

静态内部类
1. 懒加载（Lazy Initialization）：
  1. 实例仅在第一次调用 getInstance() 方法时创建，这意味着如果在整个程序运行过程中，单例并未被实际使用，则不会创建其实例，避免了不必要的内存消耗。
2. 线程安全（Thread Safety）：
  1. JVM确保了类的静态初始化只会发生一次，并且是线程安全的。静态内部类的实例化过程会被JVM自动处理并确保其原子性，无需程序员显式添加同步锁。

java 复制代码

public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Demo4 instance = Demo4.getInstance();
        Demo4 instance2 = Demo4.getInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance2);
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println("**************************");
        Constructor<Demo4> declaredConstructor = Demo4.class.getDeclaredConstructor();
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        Demo4 demo4 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(demo4);
        System.out.println(demo4 == instance);
    }
    private Demo4() {
    }
    public static class InnerClass {
        private static final Demo4 DEMO4 = new Demo4();
    }
    public static Demo4 getInstance() {
        return InnerClass.DEMO4;
    }
}

枚举类--最大的优势就是可以防止通过反射创建新对象。初始化时机：枚举类型的实例是在类加载时由JVM统一初始化的，这个过程是由JVM的类加载机制保障线程安全的。当枚举类型被首次访问时，JVM会确保枚举类的所有实例都被正确地初始化，且这个初始化过程只执行一次，并在全局范围内保持可见。构造函数的私有化：枚举类型隐式包含了构造函数，并且默认为私有，不允许外部直接实例化。因此，用户无法随意创建新的枚举实例，确保了在整个系统中只能存在预定义的一组实例。JVM的内存模型：枚举实例一旦被创建，就会存储在JVM方法区的枚举类的常量池中，每个枚举值都是一个不可变的、唯一引用的对象，这就从根本上杜绝了多线程环境下不同线程创建多个实例的可能性。

java 复制代码

public enum Demo5 {
    INSTANCE;
    public Demo5 getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Demo5 instance = Demo5.INSTANCE.getInstance();
        Demo5 instance2 = Demo5.INSTANCE.getInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2);
        System.out.println(instance2.hashCode());
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println("***************************************************");
        Constructor<?>[] declaredConstructors = Demo5.class.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            Object demo5 = declaredConstructor.newInstance();
            System.out.println(demo5);
            System.out.println(demo5.hashCode());
            System.out.println(demo5 == instance);
        }
    }
}