设计模式——单例模式八种方式实现与分析（附代码示例）

一. 概念

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）。

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)

二. 单例设计模式八种方式

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)

6)双重检查（推荐）

7)静态内部类（推荐）

8)枚举（推荐）

三. 饿汉式

1. 饿汉式(静态常量)

步骤：

1. 构造器私有化（防止外部类直接new）

2. 本类内部创建对象实例

3. 向外暴露一个静态的公共方法（getInstance），返回实例对象

代码示例

public class Singleton01 {public static void main(String[] args) {Singleton instance = Singleton.getInstance();Singleton instance1 = Singleton.getInstance();System.out.println(instance==instance1);}
}class Singleton{//构造器私有化private Singleton(){}//本类内部创建对象实例private final static Singleton singleton = new Singleton();//对外暴露一个静态的公共方法，返回实例对象public static Singleton getInstance(){return singleton;}
}

instance与instance1相等（hashCode相同），此处也验证了单例模式中，外部访问的实例对象都指向同一个

2. 饿汉式 (静态代码块)

在静态代码块中创建单例对象，其他步骤与饿汉式(静态常量)形态

代码示例

//饿汉式 (静态代码块)
class Singleton{private Singleton(){}private static Singleton singleton;//在静态代码块中创建单例对象static {singleton = new Singleton();}public static Singleton getInstance(){return singleton;}
}

3. 饿汉式优缺点分析

优点:

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

饿汉式可用，但是可能造成内存浪费，不推荐

四. 懒汉式

提供一个静态的共有方法，当使用该方法时，才去创建singleton，即为懒汉式

1. 懒汉式(线程不安全)

代码示例

class Singleton{private Singleton(){}private static Singleton singleton;//提供一个静态的共有方法，当使用该方法时，才去创建singleton，即为懒汉式public static Singleton getInstance(){if(singleton == null){singleton = new Singleton();}return singleton;}
}

优缺点分析：

起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。

如果在多线程下，一个线程进入了if (singleton = nul)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。

结论: 在实际开发中，不要使用这种方式。

2. 懒汉式(线程安全，同步方法)

通过synchronized关键字加锁实现线程安全

代码示例

class Singleton{private Singleton(){}private static Singleton singleton;//提供一个静态的共有方法，当使用该方法时，才去创建singletonpublic static synchronized Singleton getInstance(){if(singleton == null){singleton = new Singleton();}return singleton;}
}

优缺点分析：

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

结论: 在实际开发中，不推荐使用这种方式

3. 懒汉式(线程安全，同步代码块)

代码示例

class Singleton{private Singleton(){}private static Singleton singleton;public static Singleton getInstance(){if(singleton == null){synchronized (Singleton.class){singleton = new Singleton();}}return singleton;}
}

优缺点分析：

这种方式，本意是想对懒汉式(线程安全，同步方法)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，但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟懒汉式(线程不安全)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

结论: 在实际开发中，不能使用这种方式

五. 双重检查

1. 代码示例

class Singleton{private Singleton(){}private static volatile Singleton singleton;public static Singleton getInstance(){if(singleton == null){synchronized (Singleton.class){if(singleton == null){singleton = new Singleton();}}}return singleton;}
}

2. 双重检查优缺点分析

Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，如代码所示，进行了两次if (singleton == nul)检查，就可以保证线程安全。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。同时使用volatile关键字，确保了可见性。

线程安全；延迟加载；效率较高

3. 结论

在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

六. 静态内部类

1. 代码示例

class Singleton{private Singleton(){}private static class SingletonInstance{private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();}public  static Singleton getInstance(){return SingletonInstance.SINGLETON;}
}