設計模式：單例模式介紹及8種寫法（餓漢式、懶漢式、Double-Check、靜態內部類、列舉）
阿新 • • 發佈：2020-08-11
# 一、餓漢式（靜態常量）
這種餓漢式的單例模式構造的步驟如下： 1. 構造器私有化；（防止用new來得到物件例項） 2. 類的內部建立物件；（因為1，所以2） 3. 向外暴露一個靜態的公共方法；（getInstance） 示例： ```java class Singleton{ //1私有化構造方法 private Singleton(){ } //2建立物件例項 private final static Singleton instance = new Singleton(); //3對外提供公有靜態方法 public static Singleton getInstance(){ return instance; } } ``` 這樣的話，獲取物件就不能通過 new 的方式，而要通過 Singleton.getInstance()；並且多次獲取到的都是同一個物件。 使用靜態常量的餓漢式寫法實現的單例模式的優缺點： **優點：** **簡單**，類裝載的時候就完成了例項化，避免了多執行緒同步的問題。 **缺點：** 類裝載的時候完成例項化，沒有達到 Lazy Loading （懶載入）的效果，如果從始至終都沒用過這個例項呢？那就會造成**記憶體的浪費**。（大多數的時候，呼叫getInstance方法然後類裝載，是沒問題的，但是導致類裝載的原因有很多，可能有其他的方式或者靜態方法導致類裝載） **總結：** 如果確定會用到他，這種寫**是沒問題的**，但是儘量避免記憶體浪費。 # 二、餓漢式（靜態程式碼塊）
這種寫法是基於對上一種的思考，既然在方法層面效率太差，那直接在例項化的語句上加 synchronized 來讓他同步，是不是就能解決效率問題呢？ ```java class Singleton{ private static Singleton instance; private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){ if(instance == null){ synchronized( Singleton.class){ instance = new Singleton(); } } return instance; } } ``` 事實上，這種方法，讓 synchronized 關鍵字放入方法體裡，又會導致可能**別的執行緒同樣進入 if 語句**，回到了第三種的問題，所以來不及同步就會產生執行緒不安全的問題。 **結論**：不可用 # 六、 雙重檢查Double Check
使用 volatile 關鍵字，讓修改值立即更新到主存，相當於輕量級的synchronized。 然後在下面的例項化過程裡採用 double check，也就是兩次判斷。 ```java class Singleton{ private static volatile Singleton instance; private Singleton(){ } //雙重檢查 public static Singleton getInstance(){ //第一次檢查 if(instance == null){ synchronized (Singleton.class){ //第二次檢查 if(instance == null){ instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` 可以回想一下： 4 的懶漢式同步方法寫法裡，getInstance方法是用了synchronized修飾符，所以雖然解決了 lazy loading 的問題，執行緒也安全，但是同步起來會很慢。 而 5 的懶漢式同步程式碼塊寫法，將 synchronized 修飾符加到內部的程式碼塊部分，又會導致執行緒安全直接失效，因為可能大家都同時進入了 getInstance 方法。 **所以雙檢查的方法，仍然採用 5 的寫法，將程式碼塊用 synchronized 修飾符修飾，同時，在這個內部，再加上第二重檢查，這樣，執行緒安全的同時，保證了後面的執行緒會先進行 if 的判斷而不進入程式碼塊，這樣就同時達到了效率的提升**。 **優點**： double-check是多執行緒開發裡**經常用到**的，滿足了我們需要的執行緒安全&&避免反覆進行同步的效率差&&lazy loading。 **結論**：推薦使用。 # 七、靜態內部類
靜態內部類：用static修飾的內部類，稱為靜態內部類，完全屬於外部類本身，不屬於外部類某一個物件，外部類不可以定義為靜態類，Java中靜態類只有一種，那就是靜態內部類。 ```java class Singleton{ //構造器私有化 private Singleton(){ } //一個靜態內部類，裡面有一個靜態屬性，就是例項 private static class SingletonInstance{ private static final Singleton instance = new Singleton(); } //靜態的公有方法 public static Singleton getInstance(){ return SingletonInstance.instance; } } ``` 核心： 1. 靜態內部類在外部類裝載的時候並不會執行，也就是滿足了 lazy loading； 2. 呼叫getInstance的時候會取屬性，此時才載入靜態內部類，而 jvm 底層的類裝載機制是執行緒安全的，所以利用 jvm 達到了我們要的執行緒安全； 3. 類的靜態屬性保證了例項化也只會進行一次，滿足單例。 結論：推薦。 # 八、列舉
將單例的類寫成列舉型別，直接只有一個Instance變數。 ```java enum Singleton{ instance; public void sayOk(){ System.out.println("ok"); } } ``` 呼叫的時候也不用new，直接用Singleton.instance，拿到這個屬性。（一般INSTANCE寫成大寫） **優點：** 滿足單例模式要的特點，同時還能夠避免反序列化重新建立新的物件。 這種方法是effective java作者提供的方式。 **結論：**推薦。 # 九、總結
**單例模式使用的場景是**： 需要頻繁建立和銷燬的物件、建立物件耗時過多或耗資源太多（重型物件）、工具類物件、頻繁訪問資料庫或者檔案的物件（資料來源、session工廠等），都應用單例模式去實現。 因為單例模式保證了系統記憶體中只存在該類的一個物件，所以能節省資源，提高效能，那麼對外來說，單例的類都不能再通過 new 去建立了，而是採用類提供的獲取例項的方法。 上面的八種寫法裡面：餓漢式兩種基本是一樣的寫法，懶漢式三種都有問題，以上物種的改進就是雙重檢查，另闢蹊徑的是靜態內部類和列舉。 所以，單例模式推薦的方式有四種： 1. 餓漢式可用（雖然記憶體可能會浪費）； 2. 雙重檢查； 3. 靜態內部類； 4. 列舉。 # 十、單例模式在JDK裡的應用
Runtime類就是一個單例模式的類，並且可以看到，他是採用我們所說的第一種方式，即餓漢式（靜態常量的方式） 1. 私有構造器； 2. 靜態常量，類的內部直接將類例項化； 3. 提供公有的靜態方法。
