Java的单例设计模式详解

1.什么是单例模式

  • 生成一个独一无二的，保证任何时刻一个类只有一个实例的模式
  • 确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点
  • 可以在需要时才创建对象，避免了全局变量在程序启动时就得创建对象的缺点。

2.经典单例模式实现

public class MyInstance{
 //第一步：私有化构造器，只有类自身才能调用构造器外部类不能够直接new出这个类的实例对象
 private MyInstance(){}
 //第二步：声明一个全局静态变量来记录自身实例的对象,也是私有的，限制其它外部类访问
 private static MyInstance myInstance;
 //第三步：提供一个外部可访问的静态公开方法，来获得该类的唯一实例
 public static MyInstance getMyInstance(){
 //第四步：进行判断自身类对象如果为空，则创建一个实例
 if(myInstance==null){
  //这里的方法只执行了一次，生成了一个唯一的类对象
  myInstance=new MyInstance();
 }
 //第五步：如果不为空，则返回该类对象，故由始至终，该类对象只初始化过一次，只有一个对象存在，这就是单例模式
 return myInstance;
 }
}

3.经典模式存在的缺陷

这种经典模式也称之为懒汉式单例模式（lazy instantiaze),因为它是延迟化实例化的，即如果我们不需要这个实例，则它永远不会被初始化，只有在调用过一次实例化方法后，才会被创建出对象。

在多线程的情况下可能会产生并发问题，因为获取单例的方法getMyInstance()有可能被多个线程同时访问，这时就会有可能 创建出两个以上的实例对象。这就要考虑要线程安全的问题了，解决问题就是在获取实例方法处加一个同步锁，这样就能轻松地解决线程并发的问题了。

public static synchronized MyInstance getMyInstance(){
 //加同步锁关键字synchronized，这样在有线程访问这个方法时，其它线程只能等待当前线程访问结束才能访问这个方法。
 if(myInstance==null){
  //这里的方法只执行了一次，生成了一个唯一的类对象
  myInstance=new MyInstance();
 }

4.多线程下同步所造成的性能问题

如果将获取实例的方法进行同步的话，会造成程序执行的效率大大地下降，而且单例对象生成只要调用一次方法即可，之后每次调用这个方法时，同步都是一种累缀，有可能会拖垮程序的性能。

当然如果你的程序对于性能的要求并不是很高的话，用同步的方法获取单例是最简单而有效的。

为保证程序的性能并且又不会出现并发的问题，可以使用另一种生成单例对象的模式，叫做饿汉式单例模式(eagerly instantiaze)

public class MyInstance{
 //第一步：私有化构造器
 private MyInstance(){}
 //第二步：声明一个全局静态变量来记录自身实例的对象,并进行实例化
 private static MyInstance myInstance=new MyInstance();
 //第三步：提供一个外部可访问的静态公开方法，来获得该类的唯一实例
 public static MyInstance getMyInstance(){
 return myInstance;
 }

这个模式使JVM在加载这个类时会马上创建唯一的单例对象，这样就能保证任何线程访问静态单例变量myInstance时，单例对象一定被实例化过了。

5.利用双重检查加锁来提升性能

  • 首先检查实例是否已经创建了，如果没有才进行同步获取实例的方法，这样就保证了实例方法只会在第一次获取实例时会同步。
  • 这里要用到一个关键字volatile,此关键字确保了当实例变量myInstance被初始化成实例对象时，多个线程能正确地处理实例变量。注意，这个关键字只有在Java1.5及以上的版本才会对双重检查加载生效。
public class MyInstance{
 //用关键字volatile修饰实例变量
 private volatile static MyInstance myInstance;
 //私有化构造器
 private MyInstance(){}
 public static MyInstance getMyInstance(){
 //第一次检查实例是否存在
 if(myInstance==null){
  //如果不存在则进入同步区块
  synchronized (MyInstance.class){
  if(myInstance==null){
   //第二次检查，如果不为空才真正创建实例对象
   myInstance=new MyInstance();
  }
  }
 }
 //如果不为空，则直接返回该类对象
 return myInstance;
 }
}

单例模式的所有情况都已经总结完毕，一开始以为单例模式应该是所有设计模式中最简单易懂的了，没想到看到四人帮的HeadFirst设计模式后发现还有这么多门道，真的是学无止境。

注：以上所有内容皆总结自《HeadFirst 设计模式》

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对我们的支持。如果你想了解更多相关内容请查看下面相关链接

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