Java面试23种设计模式之单例模式的8种实现方式

单例模式8中实现方式

1.单例模式介绍
2.单例模式的八种方式
3.饿汉式（静态常量），这种单例模式可用，可能造成内存浪费。
4.饿汉式（静态代码块），这种单例模式可用，可能造成内存浪费。
5.懒汉式（线程不安全），在实际开发中，不要使用这种方式。
6.懒汉式（线程安全，同步方法），在实际开发中，不要使用这种方式。
7.懒汉式（线程安全，同步代码块），不能使用
8.双重检查，推荐使用
9.静态内部类，推荐使用
10.枚举，推荐使用
11.单例模式使用
12.单例模式注意事项和细节说明

1.单例模式介绍

单例模式：就是采取一定的方法保证在整个软件系统中，对某个类只能存在一个对象的实例，并且该类之提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）。

比如Hibernate的SessionFactory，它充当数据存储的代理，并负责创建Session对象。
SessionFactory不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个SessionFactory就够，这时候就会使用到单例模式。

2.单例模式的八种方式

1.饿汉式（静态常量）
2.饿汉式（静态代码块）
3.懒汉式（线程不安全）
4.懒汉式（线程安全，同步方法）
5.懒汉式（线程安全，同步代码块），解决不了线程安全问题，不能使用
6.双重检查，推荐使用
7.静态内部类，推荐使用
8.枚举，推荐使用

3.饿汉式（静态常量），这种单例模式可用，可能造成内存浪费。

步骤：

1.构造器私有化（防止 new）

2.类的内部创建对象

3.向外暴露一个静态的公共方法，getInstance

话不多说，上代码

package singleton.type1;public class Singleton01 {public static void main(String[] args) {// 测试Singleton instance = Singleton.getIntance();Singleton instance2 = Singleton.getIntance();System.out.println(instance == instance2);System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}}
// 饿汉式，（静态变量）class Singleton {private Singleton(){}private final static Singleton instance = new Singleton();public static Singleton getIntance (){return instance;}
}

运行一下

true
instance.hashCode=366712642
instance2.hashCode=366712642

优缺点分析

1.优点：写法简单，在类装载的时候去完成实例化。避免了线程同步的问题。

2.缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终都未使用过这个实例，就会造成资源的浪费。

3.这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法。

但是导致类装载的原因有很多，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果。

4.结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费。

4.饿汉式（静态代码块），这种单例模式可用，可能造成内存浪费。

话不多说，上代码

package singleton.type2;public class Singleton02 {public static void main(String[] args) {// 测试Singleton instance = Singleton.getIntance();Singleton instance2 = Singleton.getIntance();System.out.println(instance == instance2);System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}}
// 饿汉式，（静态代码块）class Singleton {private Singleton(){}private final static Singleton instance;static {instance = new Singleton();}public static Singleton getIntance (){return instance;}
}

执行一下

true
instance.hashCode=366712642
instance2.hashCode=366712642

优缺点分析

1.这种方式和上面的方式类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是类装载的时候，就执行代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。

结论：这种单例模式可用，但是可能早成内存浪费。

5.懒汉式（线程不安全），在实际开发中，不要使用这种方式。

package singleton.type3;public class Singleton03 {public static void main(String[] args) {// 测试System.out.println("懒汉式，线程不安全");Singleton instance = Singleton.getIntance();Singleton instance2 = Singleton.getIntance();System.out.println(instance == instance2);System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}}
// 饿汉式，（线程不安全）class Singleton {private Singleton(){}private static Singleton instance;// 提供一个静态共有方法，当使用该方法时，才去创建intancepublic static Singleton getIntance (){if (instance == null){instance = new Singleton();}return instance;}
}

执行一下

懒汉式，线程不安全
true
instance.hashCode=366712642
instance2.hashCode=366712642

优缺点分析：

1.起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。

2.如果在多线程下，一个线程进入了 if (instance == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。

3.在实际开发中，不要使用这种方式。

6.懒汉式（线程安全，同步方法），在实际开发中，不要使用这种方式。

package singleton.type4;public class Singleton04 {public static void main(String[] args) {// 测试System.out.println("懒汉式2，线程安全");Singleton instance = Singleton.getIntance();Singleton instance2 = Singleton.getIntance();System.out.println(instance == instance2);System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}}
// 懒汉式，（线程安全，同步方法）class Singleton {private Singleton(){}private static Singleton instance;// 提供一个静态共有方法，加入同步代码，解决线程安全问题public static synchronized Singleton getIntance (){if (instance == null){instance = new Singleton();}return instance;}
}

执行一下

懒汉式2，线程安全
true
instance.hashCode=366712642
instance2.hashCode=366712642

优缺点分析：

1.解决了线程不安全问题

2.效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance（）方法都要进行同步。
而这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低。

3.结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式。

7.懒汉式（线程安全，同步代码块），不能使用

package singleton.type5;public class Singleton05 {public static void main(String[] args) {// 测试System.out.println("懒汉式2，线程不安全");Singleton instance = Singleton.getIntance();Singleton instance2 = Singleton.getIntance();System.out.println(instance == instance2);System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}}
// 懒汉式，（线程安全，同步代码块）class Singleton {private Singleton(){}private static Singleton instance;// 解决不了线程安全问题，没有实际意义public static Singleton getIntance (){if (instance == null){synchronized (Singleton.class){instance = new Singleton();}}return instance;}
}

优缺点分析：

这种方式，本意是相对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实力话的代码块。
但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if (instance == null)的判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。
结论：在实际开发种，不能使用这种方式。

8.双重检查，推荐使用

package singleton.type6;public class Singleton06 {public static void main(String[] args) {// 测试System.out.println("双重检测，线程安全");Singleton instance = Singleton.getIntance();Singleton instance2 = Singleton.getIntance();System.out.println(instance == instance2);System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}}
// 双重检测，推荐使用class Singleton {private Singleton(){}private static volatile Singleton instance;// 提供一个静态共有方法，加入双重检测代码，解决线程安全问题，同时解决懒加载问题// 同时保证了效率，推荐使用public static Singleton getIntance (){if (instance == null){synchronized (Singleton.class){if (instance == null){instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

优缺点分析：

双重检测概念是多线程开发中常使用到的，如代码所示，我们进行了两次if (instance == null)检查，这也就可以保证线程安全了。
这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (instance == null)，直接return实例化对象，也避免了反复惊醒方法同步。
线程安全；延迟加载，效率较高。
结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式。

9.静态内部类，推荐使用

package singleton.type7;public class Singleton07 {public static void main(String[] args) {// 测试System.out.println("使用静态内部类完成单例模式");Singleton instance = Singleton.getIntance();Singleton instance2 = Singleton.getIntance();System.out.println(instance == instance2);System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}}
// 双重检测，推荐使用class Singleton {// 构造器私有化private Singleton(){}//写一个静态内部类，该类中有一个静态属性Singletonprivate static class SingletonInstance{private static volatile Singleton instance = new Singleton();}// 提供一个静态的共有方法，直接返回SingletonInstance.instance;public static Singleton getIntance (){return SingletonInstance.instance;}
}

优缺点分析：

这种方式采用了类装载的机制来保证初始胡实例时只有一个线程。
静态内部类方式在Singleton类装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成了Singleton的实例化。
类的静态属性只有在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程时无法进入的。
优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
结论：推荐使用。

10.枚举，推荐使用

package singleton.type8;public class Singleton08 {public static void main(String[] args) {// 测试System.out.println("使用枚举单例模式");Singleton instance = Singleton.INSTANCE;Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;System.out.println(instance == instance2);System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());instance.sayOK();}
}
enum Singleton {INSTANCE; //属性。public void sayOK(){System.out.println("ok");}
}

优缺点分析：

这借助了JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能够避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
结论：推荐使用

11.单例模式使用

Runtime类，饿汉式，静态变量。

12.单例模式注意事项和细节说明

单例模式保证了系统内存中该类之存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能。
当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new
单例模式使用的场景：需要频繁进行创建和销毁的对象、创建对象耗时过多或耗费资源过多（即：重量级对象），但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件对象，比如数据源，session工厂等。