Java 中单例模式的常见实现方式

目录

一、什么是单例模式？

二、单例模式有什么作用？

三、常见的创建单例模式的方式

 1、饿汉式创建

2、懒汉式创建

3、DCL（Double Checked Lock）双检锁方式创建

3.1、synchronized 同步锁的基本使用

3.2、使用 DCL 中存在的疑问

        3.2.1、为什么不直接在静态方法上加 synchronized 关键字，直接上锁？

        3.2.2、为什么 synchronized 代码块中锁的是当前类对象，为什么不是 this ？

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一、什么是单例模式？

        单例模式是一种创建型设计模式，它确保类只有一个实例，并提供全局访问点让外部代码可以访问该实例。

        在 Java 中，可以使用单例模式来实现一些全局性的操作，例如配置文件管理、线程池管理、数据库连接池管理等等。这些操作只需要在程序运行的时候创建一次实例，在整个程序生命周期内都可以通过该实例来访问这些全局资源。

二、单例模式有什么作用？

1. 避免对不需要的对象进行重复的创建，从而节省系统资源。
2. 提供一个全局可访问的唯一实例，方便对该实例进行管理和操作。
3. 确保类只有一个实例存在，避免出现因为实例化多个对象而产生的各种问题，例如状态不一致、资源争抢等问题。
4. 提供一种常用的解决方案，能够帮助程序员更好地组织和管理代码。

三、常见的创建单例模式的方式

 1、饿汉式创建

//线程安全
class HungrySingleton {//在一开始就创建完成对象private static HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();//私有的构造方法，别的类中无法对该类进行创建private HungrySingleton() {}//使用静态方法，直接使用 类名. 的形式就可以调用该方法public static HungrySingleton getInstance() {return HungrySingleton.hungrySingleton;}
}

2、懒汉式创建

//线程不安全
class LazySingleton {//一开始命名了对象，但是并没有创建private static LazySingleton lazySingleton;private LazySingleton() {}//当存在多个线程调用该方法，就会导致创建的对象不一致。public static LazySingleton getInstance() {if (lazySingleton == null) {lazySingleton = new LazySingleton();}return lazySingleton;}
}

3、DCL（Double Checked Lock）双检锁方式创建

//基于懒汉式进行双检锁，线程安全
class DCLSingleton {//需要使用 volatile 关键字防止指令重排，因为对象的创建过程中存在着半初始化过程private static volatile DCLSingleton dclSingleton;private DCLSingleton() {}public static DCLSingleton getInstance() {//第一步：先进行判断对象是否为空，避免了所有线程访问直接就去竞争锁if (dclSingleton == null) {//第二步：对一个线程加锁，其他线程等待synchronized (DCLSingleton.class) {/*第三步：会继续判断对象是否创建，是为了避免当时有多个线程到达第二步的等待阶段，一旦对象创建完成，锁被释放，此时其他的线程就会获取锁，如果不判断就会创建新的对象*/if (dclSingleton == null) {dclSingleton = new DCLSingleton();}}}return dclSingleton;}
}

3.1、synchronized 同步锁的基本使用

/*** synchronized的不同使用地点的不同含义。* 要保证锁的对象是不会变化的。*/public class SynchronizedTest {//1.使用在静态方法上，此时锁的对象为当前类对象 => SynchronizedTest.classpublic static synchronized void Test(){}//2.使用在非静态方法上，此时锁的对象是当前类的对象 => thispublic synchronized void Test1(){Object o=new Object();//3.synchronized代码块，此时锁的对象是括号中的对象synchronized(o){}}
}

3.2、使用 DCL 中存在的疑问

        3.2.1、为什么不直接在静态方法上加 synchronized 关键字，直接上锁？

/* 在方法上直接使用 synchronized 关键字，是对整个方法都加锁了，就算对象已经创建，也会使得每个线程来访问都要进行同步操作，降低效率public static synchronized DCLSingleton getInstance(){if(dclSingleton==null){dclSingleton=new DCLSingleton();}return dclSingleton;}*/

        3.2.2、为什么 synchronized 代码块中锁的是当前类对象，为什么不是 this ？

        在Java中，synchronized关键字可以用于不同的锁定对象。如果我们在DCL中使用当前类的对象 this 作为锁定对象，那么每个线程都会尝试获取该锁，这样就无法实现同步。因为每个线程都会创建自己的对象实例，而不是共享同一个实例。

        通过在synchronized代码块中使用当前类对象作为锁定对象，可以保证在多线程环境下只有一个线程能够进入该代码块，从而实现对象的单例模式。这是因为类对象是唯一的，所有线程都可以通过该对象来同步访问代码块。