单例模式实现，懒汉式、饿汉式、同步锁、双重检查锁

106 阅读 0 评论 70 点赞

我是靠谱客的博主虚幻铃铛，这篇文章主要介绍单例模式实现，懒汉式、饿汉式、同步锁、双重检查锁，现在分享给大家，希望可以做个参考。

单例模式（Singleton）

单例模式定义

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。

单例模式的特点

● 单例类只能有一个实例。
● 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
● 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

单例模式保证了全局对象的唯一性，比如系统启动读取配置文件就需要单例保证配置的一致性。

单例的四大原则

● 构造器私有化
● 以静态方法或者枚举返回实例
● 确保实例只有一个，尤其是多线程环境
● 确保反序列化时不会重新构建对象

实现单例模式的方式

（1）饿汉式（立即加载）：

饿汉式单例在类加载初始化时就创建好一个静态的对象供外部使用，除非系统重启，这个对象不会改变，所以本身就是线程安全的。

Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。（事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，会使Java单例实现失效）

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
/*

* 饿汉式（立即加载）

*/

public class Singleton1 {

/**

* 私有构造

*/

private Singleton1() {

System.out.println("构造函数Singleton1");

}

/**

* 初始值为实例对象

*/

private static Singleton1 single = new Singleton1();

/**

* 静态工厂方法

* @return 单例对象

*/

public static Singleton1 getInstance() {

System.out.println("getInstance");

return single;

}

public static void main(String[] args){

System.out.println("初始化");

Singleton1 instance = Singleton1.getInstance();

}

}

懒汉式（延迟加载）：

该示例虽然用延迟加载方式实现了懒汉式单例，但在多线程环境下会产生多个Singleton对象

package com.atguigu.interview.chapter02;

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
/*

* 懒汉式（延迟加载）

*/

public class Singleton2 {

/**

* 私有构造

*/

private Singleton2() {

System.out.println("构造函数Singleton2");

}

/**

* 初始值为null

*/

private static Singleton2 single = null;

/**

* 静态工厂方法

* @return 单例对象

*/

public static Singleton2 getInstance() {

if(single == null){

System.out.println("getInstance");

single = new Singleton2();

}

return single;

}

public static void main(String[] args){

System.out.println("初始化");

Singleton2 instance = Singleton2.getInstance();

}

}

同步锁（解决线程安全问题）：

在方法上加synchronized同步锁或是用同步代码块对类加同步锁，此种方式虽然解决了多个实例对象问题，但是该方式运行效率却很低下，下一个线程想要获取对象，就必须等待上一个线程释放锁之后，才可以继续运行。

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46

/*

* 同步锁（解决线程安全问题）

*/

public class Singleton3 {

/**

* 私有构造

*/

private Singleton3() {}

/**

* 初始值为null

*/

private static Singleton3 single = null;

public static Singleton3 getInstance() {

// 等同于 synchronized public static Singleton3 getInstance()

synchronized(Singleton3.class){

// 注意：里面的判断是一定要加的，否则出现线程安全问题

if(single == null){

single = new Singleton3();

}

}

return single;

}

}

（4）双重检查锁（提高同步锁的效率）：

使用双重检查锁进一步做了优化，可以避免整个方法被锁，只对需要锁的代码部分加锁，可以提高执行效率。

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
/*

* 双重检查锁（提高同步锁的效率）

*/

public class Singleton4 {

/**

* 私有构造

*/

private Singleton4() {}

/**

* 初始值为null

*/

private static Singleton4 single = null;

/**

* 双重检查锁

* @return 单例对象

*/

public static Singleton4 getInstance() {

if (single == null) {

synchronized (Singleton4.class) {

if (single == null) {

single = new Singleton4();

}

}

}

return single;

}

}

（5） 静态内部类：

这种方式引入了一个内部静态类（static class），静态内部类只有在调用时才会加载，它保证了Singleton 实例的延迟初始化，又保证了实例的唯一性。它把singleton 的实例化操作放到一个静态内部类中，在第一次调用getInstance() 方法时，JVM才会去加载InnerObject类，同时初始化singleton 实例，所以能让getInstance() 方法线程安全。

特点是：即能延迟加载，也能保证线程安全。

静态内部类虽然保证了单例在多线程并发下的线程安全性，但是在遇到序列化对象时，默认的方式运行得到的结果就是多例的。

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
/*

* 静态内部类（延迟加载，线程安全）

*/

public class Singleton5 {

/**

* 私有构造

*/

private Singleton5() {}

/**

* 静态内部类

*/

private static class InnerObject{

private static Singleton5 single = new Singleton5();

}

public static Singleton5 getInstance() {

return InnerObject.single;

}

}

（6）内部枚举类实现（防止反射攻击）：

通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的。这也就是我们现在需要引入的枚举单例模式。

复制代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
public class SingletonFactory {

/**

* 内部枚举类

*/

private enum EnumSingleton{

Singleton;

private Singleton6 singleton;

//枚举类的构造方法在类加载是被实例化

private EnumSingleton(){

singleton = new Singleton6();

}

public Singleton6 getInstance(){

return singleton;

}

}

public static Singleton6 getInstance() {

return EnumSingleton.Singleton.getInstance();

}

}

class Singleton6 {

public Singleton6(){}

}