参考:http://www.jianshu.com/p/fdc64df67794
Java中的单例模式是 一种常见的设计模式,单例模式一共有好多种,这里主要讲解七种,单例模式有以下的特点:
1、单例类只能有一个实例
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例
3、单例类必须给其他所有对象提供这一实例
单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。
单例模式的好处:避免实例对象的重复创建,减少每次创建对象的时间开销,节约内存空间,避免由于操作多个实例导致的逻辑错误;
package offer.Singleton; /** * Created by Taoyongpan on 2017/10/9. * 实现单例模式 * 定义:指实现了特殊模式的类,该类仅能被实例化一次,产生唯一的一个对象 * 应用举例:windows的任务管理器,回收站,web应用的配置对象,spring中的bean默认也是单例 * 分类:饿汉式,懒汉式,双检锁,静态内部类,枚举 * 评价指标有:单例(必须),线程安全,延迟加载,防止反序列化产生新对象,防止反射攻击 * 实现方法的选择:一般情况下直接使用饿汉式就好了,要求延迟加载时倾向于用静态内部类,涉及到反序列化创建对象或反射问题最好选择枚举 */ public class Singleton { public static void main(String[] args){ Singleton1 singleton1 = Singleton1.getInstance(); Singleton2 singleton2 = Singleton2.getInstance(); Singleton3 singleton3 = Singleton3.getInstance(); Singleton4 singleton4 = Singleton4.getInstance(); Singleton5 singleton5 = Singleton5.getInstance(); Singleton6 singleton6 = Singleton6.getInstance(); Singleton7 singleton7 = Singleton7.instance; singleton7.setAttribute("Taoyongpan"); } /** * 版本一:饿汉式 * 特点:线程安全;在类初始化执行到静态属性时就分配了资源,有资源浪费问题; */ static class Singleton1{ private static final Singleton1 instance = new Singleton1(); //或者将私有静态final成员设为公有成员,可省去getInstance公有函数 private Singleton1(){} public static Singleton1 getInstance(){ return instance; } } /** * 版本二:懒汉式(非线程安全) * 特点:在第一次调用获取实例方法时分配内存,实现了懒加载;非线程安全; */ static class Singleton2{ private static Singleton2 instance = null; private Singleton2(){} public static Singleton2 getInstance(){ if (instance==null){ instance = new Singleton2(); } return instance; } } /** * 版本三:懒汉式变种(synchronized同步方法,支持多线程) * 特点:线程安全;synchronized而造成的阻塞致使效率低,而且很多的阻塞都是没必要的。 */ static class Singleton3{ private static Singleton3 instance = null; private Singleton3(){} public static synchronized Singleton3 getInstance(){ if (instance==null){ instance = new Singleton3(); } return instance; } } /** * 版本四:懒汉式变种(synchronized同步块,支持多线程) * 特点:写法不同,但与版本三有一样的问题 */ static class Singleton4{ private static Singleton4 instance = null; private Singleton4(){} public static Singleton4 getInstance(){ synchronized(Singleton4.class){ if(instance==null){ instance = new Singleton4(); } } return instance; } } //版本五:双检锁DCL,支持多线程-懒汉式 //特点:线程安全;多进行一次if判断,加入volatile修饰,优点是只有在第一次实例化时加锁,之后不会加锁,提升了效率,缺点写法复杂 //不加入volatile,可能出现第一个if判断不为null,但还并未执行构造函数的情况,因为java编译器会进行指令重排; //volatile的两大作用: //1防止编译器对被修饰变量相关代码进行指令重排;2读写操作都不会调用工作内存而是直接取主存,保证了内存可见性 //指令重排: //instance = new Singleton5()可主要分为三步:1分配内存,2调用构造函数,3instance指向被分配的内存(此时instance不为null了) //正常顺序为123,指令重排可能执行顺序为132,会造成已不为null但未执行构造函数的问题 //内存可见性: //如果字段是被volatile修饰的,Java内存模型将在写操作后插入一个写屏障指令,在读操作前插入一个读屏障指令。 //这意味着:1一旦完成写入,任何访问这个字段的线程将会得到最新的;2在写入前,任何更新过的数据值是可见的,因为内存屏障会把之前的写入值都刷新到缓存。 //因此volatile可提供一定的线程安全,但不适用于写操作依赖于当前值的情况,如自增,自减 //简单来说,volatile适合这种场景:一个变量被多个线程共享,线程直接给这个变量赋值。 //还能在双检锁上进行优化,引入一个局部变量,但个人觉得效率提成并不大,不再赘述。 //volatile参考:http://blog.csdn.net/qq_29923439/article/details/51273812 static class Singleton5{ private volatile static Singleton5 instance = null; private Singleton5(){} public static Singleton5 getInstance(){ if(instance==null){ synchronized (Singleton5.class){ if(instance==null) instance = new Singleton5(); } } return instance; } } //版本六:静态内部类,支持多线程-懒汉式 //特点:利用静态内部类(只有在出现它的引用时才被加载),完成懒加载;final保证线程安全; //类的加载顺序:http://blog.csdn.net/u012123160/article/details/53224469 //final的作用: //1. 在构造函数内对一个final域的写入,与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量,这两个操作之间不能重排序。 //2. 初次读一个包含final域的对象的引用,与随后读这个final域,这两个操作之间不能重排序。 //扩展:static变量初始化遵循以下规则: //1.静态变量会按照声明的顺序先依次声明并设置为该类型的默认值,但不赋值为初始化的值。 //2.声明完毕后,再按声明的顺序依次设置为初始化的值,如果没有初始化的值就跳过。 //static变量初始化参考:http://www.jb51.net/article/86629.htm static class Singleton6{ private Singleton6(){} public static Singleton6 getInstance(){ return Singleton6Holder.instance; } private static class Singleton6Holder{ public static final Singleton6 instance = new Singleton6(); } } //版本七:通过枚举实现 //一个完美的单例需要做到:单例,懒加载,线程安全,防止反序列化产生新对象,防止反射攻击 //而枚举的特性保证了以上除了懒加载以外的所有要求,而且实现代码及其简单 //Enum的单例模式参考:http://www.jianshu.com/p/83f7958b0944 enum Singleton7{ instance; private String attribute; void setAttribute(String attribute){ this.attribute = attribute; } String getAttribute(){ return this.attribute; } } }