单例模式属于创建型模式,一个单例类在任何情况下都只存在一个实例,构造方法必须是私有的、由自己创建一个静态变量存储实例,对外提供个静态公有方法获取实例。
单例模式的主要角色:
- 单例类:只能创建一个实例的类
- 访问类:使用单例类
单例设计模式分为两种:
- 饿汉式:类加载就会导致该单实例对象被创建
- 懒汉式:类加载不会导致该单实例对象被创建,而是首次使用该对象时才会被创建
优点:内存中只有一个实例,不会频繁创建和销毁对象,减少了开销,节省系统资源。
缺点:没有抽象层,难以扩展,与单一职责原则冲突。
单例模式常见的写法有哪些?(手写常见单例模式)
(1)饿汉式:线程安全。
**优点:**线程安全,没有加锁,执行效率较高
**缺点:**不是懒加载,类加载时就初始化,浪费内存空间
![](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/3f7febced2af4b5eb25e8888d7482573.png)
**(2)懒汉式(线程不安全):**当第一次调用getInstance()方法获取Singleton类的对象的时候才创建Singleton类的对象,这样就实现了懒加载的效果。但是,如果是多线程环境,会出现线程安全问题。
![](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/7448447b02364db5a6a32a6bd7e537cf.png)
**(3)懒汉式(线程安全):**使用 synchronized 关键字确保线程安全,但是每⼀次调⽤ getInstance 获取实例时都需要加锁和释放锁,影响性能,效率低下。
![](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/cf7983a53a9448f49c0006893744fac2.png)
**(4)双重检查锁(DCL,即double-checked locking):**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,所以没必要每个线程必须持有锁才能调用该方法,我们需要调整加锁的时机。
**优点:**懒加载,线程安全,效率较高
**缺点:**实现较复杂
Volatile关键字可以保证`INSTANCE`在线程之间的可见性和有序性
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也不会有性能问题。
![](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/ed2d1733e34544978e01e862e0a13f3c.png)
**(5)类静态内部:**静态内部类单例模式中实例由内部类创建,由于 JVM 在加载外部类的过程中, 是不会加载静态内部类的, 只有内部类的属性/方法被调用时才会被加载, 并初始化其静态属性。静态属性由于被 `static` 修饰,保证只被实例化一次,并且严格保证实例化顺序。不用加锁懒加载,线程安全,实现简单,效率较高
![](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/456afb8a471c4f19aca465141bffbd93.png)
第一次加载Singleton类时不会去初始化INSTANCE,只有第一次调用getInstance,虚拟机加载Holder,并初始化INSTANCE,这样不仅能确保线程安全,也能保证 Singleton 类的唯一性。
静态内部类单例模式是一种优秀的单例模式,是开源项目中比较常用的一种单例模式。在没有加任何锁的情况下,保证了多线程下的安全,并且没有任何性能影响和空间的浪费。