设计模式-单例模式（创建型）

创建型-单例模式

了解单例

单例模式是一种创建型设计模式，它提供了一种创建对象的最佳方式;它必须保证：

单例类只能有一个实例化对象；

单例类必须创建自己的唯一实例；

单例类必须给其他对象提供实例；

另外：

它的目的是：确保一个类只用一个实例，并提供一种全局访问入口来访问该实例

设计思想：在获取实例的时候判断实例是否存在，如果存在，则直接返回，如果不存在则创建实例；

关键代码：构造方法私有化；

角色

单例类：包含单例实例的类

静态成员变量：用于存储单例的静态成员变量，final修饰防止被继承

获取实例方法：静态方法，用于获取单例实例

私有构造方法：防止外部直接实例化类

线程安全处理：确保多线程环境下单例创建的安全性

实现方式

饿汉式单例

特点：类一加载就实例化单例对象

java 复制代码

public class Mgr01 {
    //静态成员变量存储单例,final修饰防止被继承
    private final static Mgr01 INSTANCE = new Mgr01();

    //构造方法私有化，防止外部直接实例化
    private Mgr01() {
    }
    //静态方法，用于获取单例
    public static Mgr01 getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

另一种写法，在静态代码块中实例化对象

java 复制代码

public class Mgr02 {
    private final static Mgr02 INSTANCE ;
    static {
        INSTANCE = new Mgr02();
    }
    public static Mgr02 getMgr02() {
        return INSTANCE;
    }
}

懒汉式单例

特点：使用单例时才实例化对象

线程不安全写法：

java 复制代码

    public class Mgr03 {
        private static Mgr03 INSTANCE;
        private Mgr03() {
        }

        public static Mgr03 getInstance(){
            //模拟执行其他操作所用的时间
            if( INSTANCE == null){
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                INSTANCE = new Mgr03();
            }
            return INSTANCE;
        }
}

synchronized锁获取实例静态方法，保证线程安全:

java 复制代码

public class Mgr04 {
    private static Mgr04 INSTANCE;
    private Mgr04() {
    }
    public static synchronized Mgr04 getInstance(){
        //模拟执行其他操作所用的时间
        if( INSTANCE == null){
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            INSTANCE = new Mgr04();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

双重检验锁(DCL)单例：

第一层null值检测是为了在已经存在单例的情况下不需要等锁提高效率，第二次null判断是为了保证单例。
volatile关键字的作用：如果不使用volatile关键字那么，创建单例过程可能被拆分为以下几步，①为单例对象分配内存空间；②初始化单例对象；③将INSTANCE变量指向分配的内存空间。在没有volatile 关键字的情况下，步骤②和③可能会被重排序。这就可能导致其他线程在执行getInstance() 方法时，看到的 INSTANCE 变量已经被赋值，但单例对象并没有被完成初始化。

java 复制代码

public class Mgr06 {
    private static volatile Mgr06 INSTANCE;//volatile 是为了防止JVM中语句重排
    private Mgr06() {
    }
    public static  Mgr06 getInstance(){
        //这个判断可以屏蔽很多操作，很多线程到这，如果已INSTANCE已经存在，可以减少下面代码的执行，提升效率
        if( INSTANCE == null){
            synchronized (Mgr06.class){
                if(INSTANCE == null){
                    try {
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                    INSTANCE = new Mgr06();
                }
            }

        }
        return INSTANCE;
    }
}

静态内部类单例

这种方法是通过JVM保证单例，JVM在加载外部类时，只加载一次，且内部类在使用时才会加载，也就是第一次调用获取实例的方法时候才会调用。

其中，内部类私有化，内部类中的静态变量也私有化；

java 复制代码

public class Mgr07 {
    private static class MGR_07{
        private final static Mgr07 INSTANCE = new Mgr07();
    }
    public static Mgr07 getInstance(){
        return MGR_07.INSTANCE;
    }
}

枚举单例

枚举单例不但可以保证单例，还可以防止反序列化，因为枚举没有构造方法。

java 复制代码

public enum Mgr08 {
    INSTANCE
}