设计模式 | 单例模式的四种实现形式

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单例模式总述

所谓单例,就是全局就一个实例,不用 new,拿来即用,常见的有以下四种方式来使用
不管哪种方式,都要把构造函数给私有化,不准用户自己创建

1. 提前实例化对象,然后直接获取
2. 在获取的时候进行实例化
3. 双重加锁式实例化对象
4. 静态内部类来实例化对象

提前实例化对象(饿汉式)

/**
 * @Author https://www.javastudy.cloud
 * @CreateTime 2019/11/26
 **/
public class Demo {

    /**
     * 使用 static 是为了不用new,可以直接使用getDemo方法
     * 使用 final 是为了别人不能对这个对象更改
     * */
    private static final  Demo DEMO = new Demo();

    /**
     * 无论哪种方式,构造函数都是私有的
     */
    private Demo() {
    }

    /**
     * 外面都使用这个方法来获取DEMO实例
     */
    public static Demo getDemo(){
        return DEMO;
    }

}

获取的时候再去初始化(懒汉式)

/**
 * @Author https://www.javastudy.cloud
 * @CreateTime 2019/11/26
 **/
public class Demo {
    /**
     * 使用 static 是为了不用new,可以直接使用getDemo方法
     *
     * */
    private static  Demo DEMO;

    /**
     * 无论哪种方式,构造函数都是私有的
     */
    private Demo() {
    }

    /**
     * 外面都使用这个方法来获取DEMO实例
     * 先进行判空,为空的话先进行初始化
     * 不为空的话则直接返回
     */
    public static Demo getDemo(){
        if(DEMO == null){
            DEMO = new Demo();
        }
        return DEMO;
    }

}

双层判空(线程安全版)

在上述代码中如线程 A 和线程 B 都执行到 if(DEMO == null )这一行, 然后都得到的为空, 然后就都会 new 一个 Demo 出来,就有两个不同的 DEMO,就不是单例模式了
如此便有了加锁的线程安全的单例模式

/**
 * @Author https://www.javastudy.cloud
 * @CreateTime 2019/11/26
 **/
public class Demo {
    /**
     * 使用 static 是为了不用new,可以直接使用getDemo方法
     *
     * */
    private static  Demo DEMO;

    private static final Object lock = new Object();

    /**
     * 无论哪种方式,构造函数都是私有的
     */
    private Demo() {
    }

    /**
     * 外面都使用这个方法来获取DEMO实例
     * 先进行判空,为空的话先进行加锁,然后再进行初始化的过程
     * 不为空的话则直接返回
     */
    public static Demo getDemo(){
        if(DEMO == null){
            synchronized (lock){
                //这里最为关键,见下方解释
                if(DEMO == null){
                    DEMO = new Demo();
                }
            }
        }
        return DEMO;
    }

}

在锁内的判空中,如 AB 两个线程都在等待锁,A 先进去初始化, 然后退出来返回. B 进去之后,若不再进行判空,会再重新初始化,这样就不是单例了.

静态内部类

加锁是有开销的,因此有了另外一种线程安全的做法,用静态内部类的方式

/**
 * @Author https://www.javastudy.cloud
 * @CreateTime 2019/11/26
 **/
public class Demo {

    private static class InnerSingle{
        private static Demo DEMO  = new Demo();
    }
    

    /**
     * 无论哪种方式,构造函数都是私有的
     */
    private Demo() {
    }

    /**
     * 直接设用内部类获取实例
     */
    public static Demo getDemo(){
        return InnerSingle.DEMO;
    }

}

这种方式即能做到需要时加载,又能做到线程安全.在外部类加载时,不会立即加载内部类,只有调用 getDemo 时, 才会加载内部类,而且只会加载一次. 在实际开发中,也是以这种方式使用为多.

单例模式使用场景

通常来说，我们会用单例模式来做一些配置，client 等。 如以下场景：
1.调用 Http 的 Httpclient，这个每次初始化都会很重量级，只用初始化一个就可以了。
2.全局配置，从配置文件来初始化一个 Configuration，然后全局调用这一个就可以了
3. 一些工具类，通常来说，我们工具类都是用的 static，但是有些工具类时配置和运行分开的，会那单例获取工具类的配置
综上所述，可以看到，单例模式最大的使用场地还是在配置上面和工具上