设计模式-创建型模式之单例模式

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

(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。

(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。

(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。

(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

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。

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