什么是单例模式，有哪些应用？

目录

一、定义

二、应用场景

三、6种实现方式

1、懒汉式，线程不安全。

2、懒汉式，线程安全

3、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）

4、静态内部类方式-------只适用于静态域

5、饿汉式

6、枚举

四、总结

---

一、定义

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

单例模式涉及到一个单一的类，单例类只能自己创建唯一的一个实例，并提供了一个全局访问点使所有其他对象获取到类的唯一实例。

特点：

• 唯一实例：确保类只有一个实例。
• 全局访问点：提供一个全局访问点来获取类的实例。
• 线程安全：在多线程环境中，确保实例的唯一性。

二、应用场景

1、配置管理：应用程序可能需要一个只初始化一次的配置管理器。

2、日志记录：日志记录器通常只需要一个实例，以避免日志信息的混乱。

3、性能优化：某些对象的创建成本很高，使用单例模式可以避免重复创建。

三、6种实现方式

分类：

• 饿汉式：类加载就会导致该单实例对象被创建。
• ​懒汉式：类加载不会导致该单实例对象被创建，而是首次使用该对象时才会创建。

1、懒汉式，线程不安全。

在这种情况下，我们只有调用 getInstance 方法， instance 对象才会被创建。

在多线程情况下，很多线程都来请求获取该对象，这样就可能创建出多个对象，导致线程不安全。

/*** 懒汉式  线程不安全*/
public class SingletonLazy {//定义一个私有构造方法private SingletonLazy(){}//创建该类对象private static SingletonLazy instance;//对外提供静态方法获取该对象public static SingletonLazy getInstance(){if(instance==null){instance = new SingletonLazy();}return instance;}
}

2、懒汉式，线程安全

由于上述会出现线程不安全问题，所以我们通过加同步锁，保证每次只有一个线程可以对当前对象进行操作，确保了线程安全。但加锁会影响效率。

/*** 懒汉式  线程安全*/
public class SingletonLazy {//定义一个私有构造方法private SingletonLazy(){}//创建该类对象private static SingletonLazy instance;//对外提供静态方法获取该对象 , 加锁public static synchronized SingletonLazy getInstance(){if(instance==null){instance = new SingletonLazy();}return instance;}
}

3、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）

我们使用 volatile 关键字, volatile 关键字可以保证可见性和有序性，这个关键字禁止了对当前修饰的变量上下文重排序。保证了方法的可靠性。采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

进行二次判断的原因：

假设有两个线程a，b，他们都去请求我们单例模式下类的实例，当第一个判断的时候，两个线程都会进入判断代码块中进行锁的抢占，最终a抢占到了锁，那么b只能在加锁的代码块外部进行等候。这个时候a创建了对象的实例，完成功能后归还了锁，这个时候线程b马上抢占到了锁，然后进入内部代码块。假如没有第二次判断的话，线程a就会再次创建一个新的对象，导致线程不安全。所以，要在这里再加一次判断。

/*** 懒汉式  双重校验锁*/
public class SingletonLazy {//定义一个私有构造方法private SingletonLazy(){}//创建该类对象private volatile static SingletonLazy instance;//对外提供静态方法获取该对象 , 加双重锁public static SingletonLazy getInstance(){if(instance==null){synchronized (instance.getClass()){if(instance == null){instance = new SingletonLazy();}}}return instance;}
}

4、静态内部类方式-------只适用于静态域

静态内部类单例模式中实例由内部类创建，由于 JVM 在加载外部类的过程中, 是不会加载静态内部类的，只有内部类的属性/方法被调用时才会被加载，并初始化其静态属性。静态属性由于被 static 修饰，保证只被实例化一次，并且严格保证实例化顺序。

/*** 静态内部类方式*/
public class SingletonLazy {//私有构造方法private SingletonLazy() {}//定义静态类private static class SingletonHolder {//静态方法private static final SingletonLazy INSTANCE = new SingletonLazy();}//对外提供静态方法获取该对象public static SingletonLazy getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}

5、饿汉式

它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题，instance 在类装载时就实例化。

/*** 饿汉式*/
public class SingletonEhan {//私有构造方法private SingletonEhan(){}//创建并实例化该类对象private static SingletonEhan instance = new SingletonEhan();//对外提供静态方法获取该对象public static SingletonEhan getInstance(){return instance;}
}

6、枚举

这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。

public enum Singleton {  INSTANCE;  public void whateverMethod() {  }  
}

四、总结

一般情况下，使用第5种饿汉式。