概述

學習設計模式，死記硬背是沒用的，還要從實踐中理解

日常應用中，設計模式從來都不是單個設計模式獨立使用的。在實際應用中，通常多個設計模式混合使用，你中有我，我中有你。下圖完整地描述了設計模式之間的混用關系，希望對大家有所幫助。

單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種類型的設計模式屬于創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。

這種模式涉及到一個單一的類，該類負責創建自己的對象，同時確保只有單個對象被創建。這個類提供了一種訪問其唯一的對象的方式，可以直接訪問，不需要實例化該類的對象。

注意：

1、單例類只能有一個實例。

2、單例類必須自己創建自己的唯一實例。

3、單例類必須給所有其他對象提供這一實例。

單例模式的應用場景

對于 Java 來說，單例模式可以保證在一個 JVM 中只存在單一實例。單例模式的應用場景主要有以下幾個方面。

需要頻繁創建的一些類，使用單例可以降低系統的內存壓力，減少 GC。

某類只要求生成一個對象的時候，如一個班中的班長、每個人的身份證號等。

某些類創建實例時占用資源較多，或實例化耗時較長，且經常使用。

某類需要頻繁實例化，而創建的對象又頻繁被銷毀的時候，如多線程的線程池、網絡連接池等。

頻繁訪問數據庫或文件的對象。

對于一些控制硬件級別的操作，或者從系統上來講應當是單一控制邏輯的操作，如果有多個實例，則系統會完全亂套。

當對象需要被共享的場合。由于單例模式只允許創建一個對象，共享該對象可以節省內存，并加快對象訪問速度。如 Web 中的配置對象、數據庫的連接池等。

懶漢模式

延遲加載， 只有在真正使用的時候，才開始實例化。

1）線程安全問題

2）double check 加鎖優化

3）編譯器(JIT),CPU 有可能對指令進行重排序，導致使用到尚未初始化 的實例，可以通過添加volatile 關鍵字進行修飾， 對于volatile 修飾的字段，可以防止指令重排。

class LazySingleton{ // java5版本之前 關鍵字volatile 不能解決指令重排的問題private volatile static LazySingleton instance; // 讓構造函數為 private，這樣該類就不會被實例化private LazySingleton(){ } // 這種方式的懶加載只適用于單線程情況下public static LazySingleton getInstance() { if (instance==null){ instance=new LazySingleton(); } return instance; } // 同步，線程安全，但是效率太低// 但是單例模式只有在第一次使用的時候才會創建// 下面這種寫法就不適合了public static synchronized LazySingleton getInstance() { if (instance==null){ instance=new LazySingleton(); } return instance; } // 雙重檢驗鎖// 下面代碼看是完美，但是JVM編譯器存在指令重排的優化（有坑）public static LazySingleton getInstance() { if (instance==null){ synchronized (LazySingleton.class){ if (instance==null){ instance=new LazySingleton(); } } } return instance; } }

餓漢模式

類加載的 初始化階段就完成了 實例的初始化 。本質上就是借助于jvm 類加載機制，保證實例的唯一性（初始化過程只會執行一次）及線程安全（JVM以同步的形式來完成類加載的整個過程）。

類加載過程

1，加載二進制數據到內存中， 生成對應的Class數據結構，

2，連接： a. 驗證， b.準備（給類的靜態成員變量賦默認值），c.解析

3，初始化： 給類的靜態變量賦初值

只有在真正使用對應的類時，才會觸發初始化 如（ 當前類是啟動類即 main函數所在類，直接進行new 操作，訪問靜態屬性、訪問靜態方 法，用反射訪問類，初始化一個類的子類等.）

class HungrySingleton{ private static HungrySingleton instance=new HungrySingleton(); //讓構造函數為 private，這樣該類就不會被實例化private HungrySingleton(){ } public static HungrySingleton getInstance() { return instance;} }

靜態內部類

1).本質上是利用類的加載機制來保證線程安全

2).只有在實際使用的時候，才會觸發類的初始化，所以也是懶加載的一 種形式。

class InnerClassSingleton{ private static class InnerClassHolder{private static InnerClassSingleton instance= new InnerClassSingleton(); } private InnerClassSingleton(){} public static InnerClassSingleton getInstance(){ return InnerClassHolder.instance;} }

反射攻擊實例

Constructor<InnerClassSingleton> declaredConstructor=InnerClassSingleton.c lass.getDeclaredConstructor(); declaredConstructor.setAccessible( true ); InnerClassSingleton innerClassSingleton=declaredConstructor.newInstance(); InnerClassSingleton instance=InnerClassSingleton.getInstance(); System.out.println(innerClassSingleton==instance);

靜態內部類防止反射破壞

class InnerClassSingleton { private static class InnerClassHolder{ private static InnerClassSingleton instance= new InnerClassSingleton(); } private InnerClassSingleton(){ if (InnerClassHolder.instance!=null){ throw new RuntimeException( " 單例不允許多個實例 " ); } } public static InnerClassSingleton getInstance(){ return InnerClassHolder.instance; } }

枚舉類型

1）天然不支持反射創建對應的實例，且有自己的反序列化機制

2）利用類加載機制保證線程安全

public enum EnumSingleton { INSTANCE; public void print(){ System.out.println(this.hashCode()); } }

序列化

1）可以利用 指定方法來替換從反序列化流中的數據 如下 1

ANY‐ACCESS‐MODIFIER Object readResolve() throws ObjectStreamException; class InnerClassSingleton implements Serializable{ static final long serialVersionUID = 42L; private static class InnerClassHolder{ private static InnerClassSingleton instance= new InnerClassSingleton(); } private InnerClassSingleton(){ if (InnerClassHolder.instance!=null){ throw new RuntimeException( " 單例不允許多個實例 " );}} public static InnerClassSingleton getInstance(){ return InnerClassHolder.instance; } Object readResolve() throws ObjectStreamException{ return InnerClassHolder.instance; } }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【设计模式】学习笔记---单例模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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