目录

一、设计模式介绍

二、设计模式类型

三、单例设计模式介绍

单例设计模式八种方式

（一）饿汉式（静态常量）

 （二）饿汉式（静态代码块）

（三） 懒汉式(线程不安全)

（四）懒汉式(线程安全，同步方法)

（五）懒汉式(线程安全，同步代码块)

（六） 双重检查（Double-Check）

（七）静态内部类

（八）枚举

四、单例模式在JDK 应用的源码分析

五、单例模式注意事项和细节说明

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一、设计模式介绍

1. 设计模式是程序员在面对同类软件工程设计问题所总结出来的有用的经验，模式不是代码，而是某类问题的通用解决方案，设计模式（Design pattern）代表了最佳的实践。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。
2. 设计模式的本质提高 软件的维护性，通用性和扩展性，并降低软件的复杂度。
3. <<设计模式>> 是经典的书，作者是 Erich Gamma、Richard Helm、RalphJohnson 和 John Vlissides Design（俗称 “四人组 GOF”）
4. 设计模式并不局限于某种语言，java，php，c++ 都有设计模式.

二、设计模式类型

注意 ：不同的书籍上对分类和名称略有差别

三、单例设计模式介绍

 

单例设计模式八种方式

 下面单例模式（除了第八种）的统一测试代码

public class test03 {
    public static void main(String[] args) {
        SingleTon instance = SingleTon.getInstance();
        SingleTon instance2 = SingleTon.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println("instance-hashcode :" + instance.hashCode());
        System.out.println("instance2-hashcode :" + instance2.hashCode());
    }
}

（一）饿汉式（静态常量）

//饿汉式(静态常量)
class SingleTon {

    //1.构造器私有化，外部无法通过new创建对象
    private SingleTon() {}
    //2.本类内部创建对象实例
    private final static SingleTon instance = new SingleTon();
    //3.提供一个公有的静态方法供外部使用，返回实例对象
    public static SingleTon getInstance() {
        return instance;
    }

}

 

 优缺点说明：

1. 优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
2. 缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
3. 这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法， 但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
4. 结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

 （二）饿汉式（静态代码块）

饿汉式（静态代码块）应用实例

//饿汉式(静态代码块)
class SingleTon {

    //1.构造器私有化，外部无法通过new创建对象
    private SingleTon() {}

    private final static SingleTon instance ;
    //2.通过静态代码块创建对象实例
    static {
        instance = new SingleTon();
    }
    //3.提供一个公有的静态方法供外部使用，返回实例对象
    public static SingleTon getInstance() {
        return instance;
    }

}

优缺点说明：

1. 这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
2. 结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

（三） 懒汉式(线程不安全)

//懒汉式（线程不安全）
class SingleTon {

    //1.构造器私有化，外部无法通过new创建对象
    private SingleTon() {}
    //2.本类内部创建对象实例
    private static SingleTon instance;
    //3.提供一个公有的静态方法供外部使用，返回实例对象
    public static SingleTon getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new SingleTon3();
        }
        return instance;
    }

}

优缺点说明 ：

1. 起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。
2. 如果在多线程下，一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式
3. 结论：在实际开发中，不要使用这种方式.

（四）懒汉式(线程安全，同步方法)

//懒汉式（线程安全，同步方法）
class SingleTon4 {

    //1.构造器私有化，外部无法通过new创建对象
    private SingleTon4() {}
    //2.本类内部创建对象实例
    private static SingleTon4 instance;
    //3.提供一个公有的静态方法供外部使用，加入同步处理的代码，，解决线程安全问题
    public static synchronized SingleTon4 getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new SingleTon4();
        }
        return instance;
    }

}

 优缺点说明：

1. 解决了线程不安全问题
2. 效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低
3. 结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

（五）懒汉式(线程安全，同步代码块)

//懒汉式（线程安全，同步代码块）
class SingleTon {

    //1.构造器私有化，外部无法通过new创建对象
    private SingleTon() {}
    //2.本类内部创建对象实例
    private static SingleTon instance;
    //3.提供一个公有的静态方法供外部使用，加入同步处理的代码，，解决线程安全问题
    public static synchronized SingleTon getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized (SingleTon.class) {
                instance = new SingleTon();
            }
        }
        return instance;
    }

}

 优缺点说明：

1. 这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的的代码块
2. 但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例
3. 结论：在实际开发中，不能使用这种方式

（六） 双重检查（Double-Check）

//双重检查
class SingleTon {

    //1.构造器私有化，外部无法通过new创建对象
    private SingleTon() {}
    //2.本类内部创建对象实例
    private static volatile SingleTon instance;
    //3.提供一个公有的静态方法供外部使用，加入双重检查的代码，解决线程安全和懒加载问题
    //同时保证了效率，推荐使用
    public static synchronized SingleTon getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized (SingleTon.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new SingleTon();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

}

需要volatile关键字的原因是，在并发情况下，如果没有volatile关键字，在第5行会出现问题。instance = new TestInstance();可以分解为3行伪代码

a. memory = allocate() //分配内存
b. ctorInstanc(memory) //初始化对象
c. instance = memory //设置instance指向刚分配的地址

上面的代码在编译运行时，可能会出现重排序从a-b-c排序为a-c-b。在多线程的情况下会出现以下问题。当线程A在执行第5行代码时，B线程进来执行到第2行代码。假设此时A执行的过程中发生了指令重排序，即先执行了a和c，没有执行b。那么由于A线程执行了c导致instance指向了一段地址，所以B线程判断instance不为null，会直接跳到第6行并返回一个未初始化的对象。
 

 对于volatile可以看看下面这篇文章，上面的分析也来自这篇文章：

Java volatile关键字最全总结：原理剖析与实例讲解(简单易懂)_老鼠只爱大米的博客-CSDN博客_volatile 

优缺点说明 ：

1. Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。
2. 这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，直接return实例化对象，也避免的反复进行方法同步.
3. 线程安全；延迟加载；效率较高
4. 结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

（七）静态内部类

//静态内部类，推荐使用
class SingleTon7 {

    //1.构造器私有化，外部无法通过new创建对象
    private SingleTon7() {}
    //2.静态内部类，该类中有一个静态属性SingleTon
    private static class SingleTonInstance {
        private static final SingleTon7 INSTANCE = new SingleTon7();
    }
    //3.提供一个公有的静态方法供外部使用，直接返回SingleTonInstance.INSTANCE
    public static synchronized SingleTon7 getInstance() {

        return SingleTonInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点说明 ：

1. 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
2. 静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
3. 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
4. 优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
5. 结论：推荐使用.

（八）枚举

public class test08 {
    public static void main(String[] args) {
        SingleTon1 instance = SingleTon1.INSTANCE;
        SingleTon1 instance2 = SingleTon1.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println("instance-hashcode :" + instance.hashCode());
        System.out.println("instance2-hashcode :" + instance2.hashCode());
    }
}


//静态内部类，推荐使用
enum SingleTon1 {
    INSTANCE;
    public void sayok() {
        System.out.println("ok~");
    }
}

 

优缺点说明 ：

1. 这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
2. 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
3. 结论：推荐使用

推荐使用

① 饿汉式 ，当确保单例模式一定会使用到，那么浪费内存的问题就不存在了

② 双重检查，线程安全；延迟加载；效率较高

③静态内部类，避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

④枚举，避免多线程同步问题，防止反序列化重新创建新的对象

四、单例模式在JDK 应用的源码分析

 

五、单例模式注意事项和细节说明