定义
单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
特点
- 单例类仅有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例
- 单例类的唯一实例必须由自己创建
- 避免对共享资源的多重占用
- 单例对象在堆上分配的内存空间只有在程序终止后才会释放（不要滥用单例）
使用场景
- 需频繁实例化/销毁的对象
- 有状态的工具类对象
- 频繁访问数据库/文件的对象
实例
- 网站的计数器采用单例模式，以保证同步。
- windows的Recycle Bin（回收站）是典型的单例应用。
- 应用程序的日志应用一般用单例模式实现。由于共享的日志文件一直处于打开状态，只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
- 数据库连接池一般也是采用单例模式。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗
- 多线程的线程池一般采用单例模式
饿汉模式
饿汉模式指的是，使用之前初始化，类加载时就完成了初始化
特点
- 类加载比较慢，会占用较多的内存
- 基于
classloader的机制避免了同步问题 - 由于没有使用锁，执行效率高
代码1
2
3
4
5
6
7
8public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
懒汉式 Lazy Initialization
指的是在用的时候才实例化，即懒加载。
特点
- 需要使用锁来保证线程安全，这会牺牲效率
代码1
2
3
4
5
6
7
8
9
10public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
双重检查模式
- 第一次检查
- 避免没必要的同步，如果不是
null的话，线程不会被阻塞，直接返回单例。 - 只有在单例是null的情况下，需要同步构建一个单例
- 避免没必要的同步，如果不是
第二次检查
由于进行了同步，在第一个进入临界区的线程建立单例后，为了防止后面其他被阻塞的线程重复创建单例，因此进行第二次检查：不为
null就直接返回。volatile保证有序性由于singleton=new Singleton()语句不具有原子性，该语句可分为三步：
- 分配内存空间
- 初始化对象
将内存空间的地址赋给对应的引用
有可能指令重排后，初始化对象放在了最后一步，而此时singleton已经不是null了，因此可能有其他的线程成功跳过了第一次检查，返回了一个没有正确初始化的实例。
而volatile可以禁止指令重排，保证所有线程都可以获取到正确实例化的单例对象。
1 | public class Singleton { |
静态内部类模式
推荐使用
可以达到与DCL同样的效果，而且实现简单。
- 同步问题：利用了ClassLoader的机制避免了同步问题（classloader可以保证一个类只被加载一次）
- 懒加载：而静态内部类只在被调用的时候，才会被加载，因而保证了懒加载
1 | public class Singleton { |
