单例模式
1.什么是单例模式？
单例模式的目的是保证一个类里只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
2.单例模式的设计方法：
2.1懒汉式：
- 一个私有的构造函数：确保只能由类自身创建实例，不能被外部构造或被子类继承。
- 静态的未实例化的私有成员变量：即该类的实例，确保一个类只能有一个实例。
- 静态的公用工厂方法：全局访问点提供给其他类调用获取实例。
当要使用这个类时，通过该类的工厂方法生成该类的实例，工厂方法会判断实例是否已经存在，存在则返回该实例，否则创建一个实例返回。
public class SingleTon2(){
private SingleTon2(){
}
private static SingleTon2 singleton2 = null;
public static getInstance(){
if(singleton2 == null){
singleton2 = new SingleTon2();
}
return singleton2 ;
}
}
2.2饿汉式：
- 实例化的静态私有成员变量：确保实例不能直接被外界获取。
- 私有的空参构造器：防止系统默认生成公有的空参构造器。
- 静态的共有方法：全局访问点提供给其他类调用获取实例。
public class SingleTon1(){
private SingleTon1(){
}
private static SingleTon1 singleton = new SingleTon1();
public static getInstance(){
return singleton ;
}
}
3.两种设计方法对比
3.1普通的懒汉式单例模式
优点
-
使用对象延迟加载的思想：效率高。
？延迟加载：程序启动时并不立即加载资源或者数据，等到马上要使用时再加载。
缺点
-
线程不安全的。
普通的懒汉式单例模式不具有原子性，当程序中引用多线程时，系统中可能会出现多个单例类的实例对象。这违背了单例模式的初衷。
-
操作比饿汉式复杂
优化
1. 在工厂方法前加上synchronized关键字确保原子性
//除第一次使用，getInstance()需要同步,后面getInstance()不需要同步；每次同步，效率很低。
public class SingleTon3(){
private SingleTon3(){
}
private static SingleTon3 singleton3 = null;
public synchronized static getInstance(){
if(singleton3 == null){
singleton3 = new SingleTon3();
}
return singleton3 ;
}
}
优点：
- 解决单例模式线程安全性问题
缺点：
- 每次获取实例时线程都需要同步，使得效率变低。
- 加锁机制使得获取对象速度较慢
2. 双重校验锁模式
//安全且在多线程情况下能保持高性能。
//实例变量需要加volatile 关键字保证易变可见性
public class SingleTon4{
private SingleTon4(){
}
private volatile static SingleTon4 singleton4 = null;
public static SingleTon4 getSingleton(){
if(singleton4 == null){
synchronized (SingleTon4.class){
if(singleton4 == null){
singleton4 = new SingleTon3();
}
}
}
return singleton4 ;
}
}
优点：
- 在保证多线程安全情况下能保持较高性能。
缺点:
- 获取实例时需要通过锁机制，导致获取对象速度较慢。
3.2饿汉式单例
优点：
- 线程安全
- 获取对象实例反应速度快
缺点：
- 系统加载时间较长
4.扩展
IoDH（Initialization Demand Holder）实现单例模式
class Singleton {
private Singleton() {
}
private static class HolderClass {
private final static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return HolderClass.instance;
}
}
优点：
- 实现延迟加载
- 保证线程安全：相当于间接使用饿汉模式，静态内部类一旦被加载就直接创建一个单例实例。
- 不影响系统性能：既不会在程序启动时加载类，也不会在获取对象时进行加锁控制。
缺点
- 与编程语言本身的特性相关，很多面向对象语言不支持IoDH
提问
了解到IoDH这里的时候有一些小小的迷惑，静态内部类实现延迟加载？静态内部类不是程序启动时就加载的吗？带着这个问题自己写了一个小小的测试代码:
public class testStaticClass {
static class a{
static {
System.out.println("静态内部类被加载");
}
}
static {
System.out.println("静态代码块被加载");
}
public static void main(String[] args) {
}
}
可以看到在运行该程序时静态代码块确实是在程序启动时就被加载，但静态内部类中的静态代码块并没有被加载。为了确认自己的验证，通过查阅书籍了解到：
内部类和静态内部类都是延时加载的，也就是说只有在明确用到内部类时才加载。
