设计模式:单例模式(Singleton)

设计模式:单例模式(Singleton)

单例模式在23个设计模式中算得上是最简单的一个了,也许你会有异议,那就换成“最简单之一”,这样就严谨了很多。

单例模式:保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。

适用性:当类只能有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时。当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的,并且客户应该无需更改代码就能使用一个扩展的实例时。

单例模式有5中写法(线程安全):

  1. 饿汉式
  2. 懒汉式
  3. 双检索(DCL)
  4. 占位符式
  5. 枚举式

下面分别展示这五种写法(详细内容可以参考博主的《singleton模式四种线程安全的实现》和《如何防止单例模式被JAVA反射攻击》)


饿汉式

public class EagerSingleton {  
// jvm保证在任何线程访问uniqueInstance静态变量之前一定先创建了此实例
private static EagerSingleton uniqueInstance = new EagerSingleton();

// 私有的默认构造子,保证外界无法直接实例化
private EagerSingleton() {
}

// 提供全局访问点获取唯一的实例
public static EagerSingleton getInstance() {
return uniqueInstance;
}
}

懒汉式

public class LazySingleton {  
private static LazySingleton uniqueInstance;

private LazySingleton() {
}

public static synchronized LazySingleton getInstance() {
if (uniqueInstance == null)
uniqueInstance = new LazySingleton();
return uniqueInstance;
}
}

双检锁

public class DoubleCheckedLockingSingleton {  
// java中使用双重检查锁定机制,由于Java编译器和JIT的优化的原因系统无法保证我们期望的执行次序。
// 在java5.0修改了内存模型,使用volatile声明的变量可以强制屏蔽编译器和JIT的优化工作
private volatile static DoubleCheckedLockingSingleton uniqueInstance;

private DoubleCheckedLockingSingleton() {
}

public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() {
DoubleCheckedLockingSingleton localRef = uniqueInstance;
if (uniqueInstance == null) {
synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) {
localRef = uniqueInstance;
if (localRef == null) {
uniqueInstance = localRef = new DoubleCheckedLockingSingleton();
}
}
}
return localRef ;
}
}

注意上面的变量localRef,“似乎”看上去显得有点多余。但是实际上绝大多数时候uniqueInstance已经被初始化,引入ocalRef可以使得volatile的只被访问一次(利用return localRef代替return helper),这样可以使得这个单例的整体性能提升25%。更多可以参考wiki百科


占位符式

public class LazyInitHolderSingleton {  
private LazyInitHolderSingleton() {
}

private static class SingletonHolder {
private static final LazyInitHolderSingleton INSTANCE = new LazyInitHolderSingleton();
}

public static LazyInitHolderSingleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}

枚举式

有关枚举的详细资料可以参考《Java枚举类型enum

public enum SingletonClass
{
INSTANCE;
}

Jdk中的单例模式:
java.lang.Runtime#getRuntime()


总结

枚举式式最简单最优秀的单例写法,可以防止反射工具(详细参考《如何防止单例模式被JAVA反射攻击》)和序列化破坏(详细参考《JAVA序列化 》),《Effective Java》的作者Joshua Bloch推荐使用这种写法,博主也认为这种写法不错,只是用的人较少,没有普遍性,建议编程时采用占位符式(不能防止反射和序列化破坏),当然写成枚举式就更好啦。

参考资料

  1. singleton模式四种线程安全的实现
  2. 如何防止单例模式被JAVA反射攻击
  3. JAVA序列化
  4. Java枚举类型enum
  5. 《Effective Java(Second Edition)》Joshua Bloch.
  6. 细数JDK里的设计模式

欢迎支持笔者的作品《深入理解Kafka: 核心设计与实践原理》和《RabbitMQ实战指南》,同时欢迎关注笔者的微信公众号:朱小厮的博客(ID: hiddenkafka)。
本文作者: 朱小厮

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