设计模式 | 单例模式

一、单例模式概述

单例模式是一种常用的软件设计模式，属于创建型模式的一种。单例模式，简单来讲，即一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

二、单例模式的应用场景

以下几个场景会用到单例模式：

1. 需要频繁创建的一些类，使用单例模式能降低系统内存压力，减少GC。
2. 某些类创建实例时占用资源较多，或者实例化时耗时较长，且经常使用。
3. 频繁访问数据库或文件的对象。

三、单例模式的几种实现方式

懒汉模式（线程安全）

import java.util.Objects;

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (Objects.isNull(instance)) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

此种方式由于把锁加到方法中后，所有的访问因为需要锁占用，导致资源浪费。不建议用此种方式实现单例模式。

饿汉模式（线程安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

这种方式，无论程序中是否用到这样的类，都会在程序启动之初进行创建。

使用类的内部类（线程安全）

public class Singleton {
    private static class SingletonHolder {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

这种方式既保证了线程安全，又保证了懒汉模式，同时不会因为加锁而降低性能。推荐！

双重锁校验（线程安全）

import java.util.Objects;

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (Objects.nonNull(instance)) {
            return instance;
        }
        synchronized (Singleton.class) {
            if (Objects.isNull(instance)) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

四、单例模式的优缺点

优点：

• 单例模式可以保证内存中只有一个实例，减少了内存的开销；
• 单例模式可以避免对资源的多重占用；
• 单例模式设置了全局访问点，可以优化和共享资源的访问。

缺点：

• 单例模式一般没有接口，扩展困难；
• 在并发测试中，单例模式不利于代码调试；
• 单例模式的功能代码通常写在一个类中，如果功能设计不合理，则很容易违背单一职责原则。

参考

• 《重学Java设计模式》