java提高之设计模式

本笔记主要摘自菜鸟教程，代码重新实现了一遍，方便自己复习。之后会陆续再增加其他设计模式，进行完善，如果想认真学习，可以去菜鸟官网学习。

单例

1. 懒汉式，线程不安全

是否lazy初始化：是

是否多线程安全：否

实现难度：易

描述：这种方式是最基本的实现方式，最大的问题是不支持多线程，因为没有加锁，严格意义不算单例模式，这种方式lazyloading很明显，不要求线程安全。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){// 很多线程都会进来
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

2. 懒汉式，线程安全

是否lazy初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式具备很好的lazyloading，能够在多线程中很好的工作，但是效率低。

优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费

缺点：必须加锁才能保证单例，但加锁影响效率。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

3. 饿汉式

是否lazy初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式较常用，但易产生垃圾对象

优点：没有加锁，执行效率高

缺点：类加载时就初始化，浪费内存

基于classloader机制避免多线程的同步问题，不过，instance在类加载时就实例化，

public class Singleton {
  // 静态就已经new了
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

4. 双检锁/双重校验锁

DCL即double-checked locking

JDK版本：1.5以后

是否lazy初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：较复杂

描述：采用双锁机制，安全且在多线程下能保证高性能

public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
      // 大部分情况下都不为空，直接返回，提高效率
        if(singleton==null){
            synchronized (Singleton.class){
              // 解决单例的判断
                if(singleton==null){
                    singleton=new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

5. 登记式/静态内部类

是否lazy初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：一般

描述：这种方式能达到双检锁方式一样的效果，但实现更简单。同样利用classloader机制保证初始化instance时只有一个线程。只有通过显式调用getInstance方法时，才会显式装载SingletonHolder类，从而实例化instance。一方面实例化instance消耗资源，另一方面，不希望Singleton类加载时就实例化，因为不能确保Singleton类还可能在其他地方主动使用从而被加载，这个时候实例化不合适。

public class Singleton {
  // 静态内部类，只有调用它的时候才会初始化
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton(){}
    public static final Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

6. 枚举

JDK版本：1.5后

是否lazy初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式是实现单例模式的最佳方法，更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化

因为1.5以后才加入，实际应用较少

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod(){}
}

总结

一般建议使用第三种饿汉方式，只有明确lazyloading时，使用第5种静态内部类方式，涉及反序列化，使用第6种枚举方式。有其他特殊需求，考虑第4种双检锁方式。