概述

本文主要记录单例模式各种实现方式。主要包含以下内容

单例模式含义单例特点单例缺点应用场景单例实现方式饿汉模式 （静态方法，静态块，枚举）懒汉模式（单线程，线程安全，双重验证，静态内部类）反射破环单例单例序列化单例模式含义

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。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象

特点单例模式限制了类的实例化,单例类只能有一个实例。单例类必须自己创建自己的唯一实例。单例类必须给所有其他对象提供这一实例。避免对共享资源的多重占用劣势不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”应用场景要求生产唯一序列号。WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。
单例实现方式

为了实现Singleton模式，我们有不同的方法，但是所有方法都具有以下共同概念。

私有构造函数，用于限制该类从其他类的实例化。同一类的私有静态变量，是该类的唯一实例。返回类实例的公共静态方法，这是外部世界获取单例类实例的全局访问点。

饿汉模式

静态方法初始化单例类实现

在类加载时，就进行构建，急切初始化。

优点

简单。创建单例模式最简单的一种方式。

线程安全。

速度快。由于类加载时已经进行初始化，调用速度快。

缺点

浪费资源。没有调用对象，也会创建。

没有异常处理。

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

静态块实现

实现方式与急切创建类似，在急切创建基础上添加了异常处理。

枚举方式

优点

创建枚举默认就是线程安全的。

防止反序列化导致重新创建新的对象。保证只有一个实例（即使使用反射机制也无法多次实例化一个枚举量）。

effective java 中推荐。

不足

灵活性不足

public enum Singleton { INSTANCE;}

实现单例模式的惰性初始化方法在全局访问方法中创建实例

优点

在单线程中可以实现按需加载。

不足

不适用于多线程。 多线程时，可能存在破环单例模式情况。

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

线程安全单例实现

创建线程安全的单例类的更简单方法是使全局访问方法时加锁，实现同步，以便一次只能有一个线程执行此方法

优点

保证多线程下正常运行。

不足

性能低下。每次调用时都会进行synchronized ，引起阻塞，导致性能低下。

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

双重校验

为了在多线程环境下，不影响程序的性能，不让线程每次调用方法时都加锁，而只是在实例未被创建时再加锁，在加锁处理里面还需要判断一次实例是否已存在。

public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { } public static ThreadSafeSingleton Singleton() { if (instance == null) { synchronized (ThreadSafeSingleton.class) { if (instance == null) { instance = new ThreadSafeSingleton(); } } } return instance; }}

静态内部类实现 （推荐）

优点
资源利用率高，不执行getInstance()不被实例，可以执行该类其他静态方法 。目前使用率最高的方法。

不需要考虑多线程同步问题。

不足
第一次加载时反应不够快 。

由于存在静态方法，在类加载时就会创建类。而且会一直存在。

public class Singleton { private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { return SingletonHelper.INSTANCE; } private static class SingletonHelper { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); }}

反射破坏单例

以上的单例模式,除枚举外，在反射时会被破坏。以下代码输出的hashcode值是不一致的。

public class SingletonTest { public static void main(String[] args) { Singleton instanceOne = Singleton.getInstance(); Singleton instanceTwo = null; try { Constructor[] constructors = Singleton.class.getDeclaredConstructors(); for (Constructor constructor : constructors) { constructor.setAccessible(true); instanceTwo = (Singleton) constructor.newInstance(); break; } } catch (Exception e) { } System.out.println(instanceOne.hashCode()); System.out.println(instanceTwo.hashCode()); }}

单例模式序列化

序列化单例类的问题在于，每当我们反序列化它时，它将创建该类的新实例。为防止破环单例模式，加入readResolve()函数。

public class SerializedSingleton implements Serializable { private SerializedSingleton() { } public static SerializedSingleton getInstance() { return SingletonHelper.INSTANCE; } protected Object readResolve() { return getInstance(); } private static class SingletonHelper { private static final SerializedSingleton INSTANCE =  new SerializedSingleton(); }}

总结

本文主要总结了单例模式实现方式。两大类，7种实现。已经反射，序列化对单例的破坏。

静态内部类或者是枚举方式是最常见与官方推荐的实现方式。如果文章对您有些，帮助请关注下。