单例模式
所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)
比如Hibernate的SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建Session对象。SessionFactory并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个SessionFactory就够，这是就会使用到单例模式。
单例模式的八种方式
1. 饿汉式（静态常量）
2. 饿汉式（静态代码块）
3. 懒汉式（线程不安全）
4. 懒汉式（线程安全，同步方法）
5. 懒汉式（线程安全，同步代码块）解决不了线程安全问题
6. 双重检查（多线程下）
7. 静态内部类
8. 枚举
饿汉式（静态常量及静态代码块）
// 饿汉式（静态变量）
class Singleton{
// 本类内部创建对象示例
private static final Singleton instance = new Singleton();
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton(){}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
// 饿汉式（静态代码块）
class Singleton02{
// 本类内部创建对象示例
private static final Singleton02 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton02(){}
static {
instance = new Singleton02();
}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton02 getInstance(){
return instance;
}
}
优缺点说明
- 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。
- 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
- 这种方式基于dassloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载5w时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getlnstance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
- 结论:这种单例模式可用，可能造成内存浪费
懒汉式
懒汉式（线程不安全）
// 懒汉式（线程不安全）
class Singleton03{
// 本类内部创建对象示例
private static Singleton03 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton03(){}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton03 getInstance(){
// 判断是否已经创建
if (instance == null){
instance = new Singleton03();
}
return instance;
}
}
优缺点说明
- 起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。
- 一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及如果在多线程下，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
- 结论: 在实际开发中，不要使用这种方式。
懒汉式（线程安全模式加同步代码块）
// 懒汉式（线程安全模式加同步代码块）
class Singleton04{
// 本类内部创建对象示例
private static Singleton04 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton04(){}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象，加入同步代码处理的代码，解决线程安全问题
public static synchronized Singleton04 getInstance(){
// 判断是否已经创建
if (instance == null){
instance = new Singleton04();
}
return instance;
}
}
优缺点说明:
- 解决了线程不安全问题
- 效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getlnstance()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
- 结论:在实际开发中，不推荐使用这种方式
懒汉式（双重检查）
// 懒汉式（双重检查）
class Singleton05{
// 本类内部创建对象示例
private static volatile Singleton05 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton05(){}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton05 getInstance(){
// 判断是否已经创建
if (instance == null){
synchronized (Singleton05.class){
if (instance == null){
instance = new Singleton05();
}
}
}
return instance;
}
}
优缺点说明:
- 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。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线程安全;延迟加载;效率较高
- 结论:在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式
静态内部类模式
// 静态内部类模式
class Singleton06{
// 本类内部创建对象示例
private static Singleton06 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton06(){}
// 写一个静态内部类，该类中有一个静态属性
private static class SingletonInstance{
private static final Singleton06 INSTANCE = new Singleton06();
}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton06 getInstance(){
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
优缺点说明:
- 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。
- 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Singletonlnstance类，从而完成Singleton的实例化。
- 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。
- 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
- 结论:推荐使用.
单例模式注意事项和细节说明
- 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能
- 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new
- 单例模式使用的场景:需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即:重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session工厂等)
示例代码
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class SingletonTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(100000);
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
// 多线程模式下测试
new Thread(() -> {
Singleton06 singleton1 = Singleton06.getInstance();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"+ singleton1);
latch.countDown();
}).start();
}
latch.await();
System.out.println("===========" + (System.currentTimeMillis() - start) + "==========================");
}
}
// 饿汉式（静态变量）
class Singleton{
// 本类内部创建对象示例
private static final Singleton instance = new Singleton();
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton(){}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
// 饿汉式（静态代码块）
class Singleton02{
// 本类内部创建对象示例
private static final Singleton02 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton02(){}
static {
instance = new Singleton02();
}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton02 getInstance(){
return instance;
}
}
// 懒汉式（线程不安全）
class Singleton03{
// 本类内部创建对象示例
private static Singleton03 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton03(){}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton03 getInstance(){
// 判断是否已经创建
if (instance == null){
instance = new Singleton03();
}
return instance;
}
}
// 懒汉式（线程安全模式加同步代码块）
class Singleton04{
// 本类内部创建对象示例
private static Singleton04 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton04(){}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象，加入同步代码处理的代码，解决线程安全问题
public static synchronized Singleton04 getInstance(){
// 判断是否已经创建
if (instance == null){
instance = new Singleton04();
}
return instance;
}
}
// 懒汉式（双重检查）
class Singleton05{
// 本类内部创建对象示例
private static volatile Singleton05 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton05(){}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton05 getInstance(){
// 判断是否已经创建
if (instance == null){
synchronized (Singleton05.class){
if (instance == null){
instance = new Singleton05();
}
}
}
return instance;
}
}
// 静态内部类模式
class Singleton06{
// 本类内部创建对象示例
private static Singleton06 instance;
// 私有化构造器，外部无法new
private Singleton06(){}
// 写一个静态内部类，该类中有一个静态属性
private static class SingletonInstance{
private static final Singleton06 INSTANCE = new Singleton06();
}
// 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton06 getInstance(){
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
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