如何实现Singleton模式
发表于：2024-10-23 作者：千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2024年10月23日，如何实现Singleton模式，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。题目设计一个类，我们只能生成该类的一个实例分
千家信息网最后更新 2024年10月23日如何实现Singleton模式
如何实现Singleton模式，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。
题目
设计一个类，我们只能生成该类的一个实例
分析
最简单实现
私有构造方法
静态方法获取实例
是否需要考虑内存或并发环境
如果需要考虑内存，使用到时才创建实例对象（饿汉），不使用时就不创建实例（懒汉，懒加载）。
如果需要考虑线程安全，就要确保获取实例是同步的，避免创建多个实例。
实现方式
[x] 1. 单线程（懒汉式、饿汉式）
[x] 2. 多线程工作效率不高（加锁获取实例的方法）
[x] 3. 加同步锁前后两次判断实例是否已存在
[x] 4. 利用静态初始化创建实例（推荐，线程安全，会占用一部分内存）
[x] 5. 利用静态内部类实现按需创建实例（最推荐，线程安全，效率高，聪明的你应该可以明白的）
编码实现
1. 单线程（懒汉式、饿汉式）
饿汉单例
package cn.jast.java.offer.singleton;/** * 简单饿汉单例 * */public class SimpleHungerSingleton { private static SimpleHungerSingleton simpleSingleton; private SimpleHungerSingleton(){ simpleSingleton = new SimpleHungerSingleton(); } public static SimpleHungerSingleton getInstance(){ return simpleSingleton; }}简单懒汉单例
package cn.jast.java.offer.singleton;/** * 简单懒汉单例 * */public class SimpleLazySingleton { private static SimpleLazySingleton simpleSingleton; private SimpleLazySingleton(){ } public static SimpleLazySingleton getInstance(){ if(simpleSingleton == null){ simpleSingleton = new SimpleLazySingleton(); } return simpleSingleton; }}线程安全测试
/** * 测试简单单例的线程安全 */ public static void testSimpleLazySingleton(){ Set singletonSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50); for (int i = 0; i < 10; i++) { executorService.submit(()->{ SimpleLazySingleton simpleLazySingleton = SimpleLazySingleton.getInstance(); singletonSet.add(simpleLazySingleton); }); } executorService.shutdown(); while(true){ if(executorService.isShutdown()){ if(singletonSet.size()>1){ System.out.println("简单单例存在创建多个实例对象，实例如下："); System.out.println(singletonSet); } break; } } } 输出：
简单单例存在创建多个实例对象，实例如下：[cn.jast.java.offer.singleton.SimpleLazySingleton@2b9283d, cn.jast.java.offer.singleton.SimpleLazySingleton@72fba635]
2. 多线程工作效率不高（加锁获取实例的方法）
package cn.jast.java.offer.singleton;public class Synchronized1Singleton { private static Synchronized1Singleton instance; private Synchronized1Singleton(){ } /** * 每次获取对象时都加锁来确保创建对象 * @return */ public static synchronized Synchronized1Singleton getInstance(){ if(instance == null){ instance = new Synchronized1Singleton(); } return instance; }}测试：
public static void testSynchronized1Singleton(){ long startTime = System.currentTimeMillis(); Set singletonSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50); for (int i = 0; i < 10; i++) { executorService.submit(()->{ Synchronized1Singleton singleton = Synchronized1Singleton.getInstance(); singletonSet.add(singleton); }); } executorService.shutdown(); while(true){ if(executorService.isShutdown()){ System.out.println(String.format("执行时间：%s ms",System.currentTimeMillis()-startTime)); if(singletonSet.size()>1){ System.out.println("简单单例存在创建多个实例对象，实例如下："); System.out.println(singletonSet); } break; } } } 输出：
执行时间：72 ms（注：一个样例）
3. 加同步锁前后两次判断实例是否已存在
package cn.jast.java.offer.singleton;public class Synchronized2Singleton { private static Synchronized2Singleton instance; private Synchronized2Singleton(){ } public static Synchronized2Singleton getInstance(){ if(instance == null){ synchronized (Synchronized2Singleton.class){ if(instance==null){ instance = new Synchronized2Singleton(); } } } return instance; }}4. 利用静态初始化创建实例（推荐，线程安全）
package cn.jast.java.offer.singleton;/** * 推荐 */public class StaticInitializeSingleton { private static StaticInitializeSingleton instance ; static{ instance = new StaticInitializeSingleton(); } private StaticInitializeSingleton(){ } public static StaticInitializeSingleton getInstance(){ return instance; }}5. 利用静态内部类实现按需创建实例（最推荐，线程安全，效率高）
package cn.jast.java.offer.singleton;/** * 推荐 */public class StaticInnerClassSingleton { private StaticInnerClassSingleton(){ } public static StaticInnerClassSingleton getInstance(){ return Inner.instance; } private static class Inner{ private static final StaticInnerClassSingleton instance = new StaticInnerClassSingleton(); }}完整的测试
package cn.jast.java.offer.singleton;import java.util.*;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class Main { public static void main(String[] args) {// testSimpleLazySingleton(); testSynchronized1Singleton();// testSynchronized2Singleton();// testStaticInitializeSingleton();// testNestedClassSingleton(); } /** * 测试简单单例的线程安全 */ public static void testSimpleLazySingleton(){ Set singletonSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50); for (int i = 0; i < 10; i++) { executorService.submit(()->{ SimpleLazySingleton simpleLazySingleton = SimpleLazySingleton.getInstance(); singletonSet.add(simpleLazySingleton); }); } executorService.shutdown(); while(true){ if(executorService.isShutdown()){ if(singletonSet.size()>1){ System.out.println("简单单例存在创建多个实例对象，实例如下："); System.out.println(singletonSet); } break; } } } /** * 测试线程安全的单例模式实现 */ public static void testSynchronized1Singleton(){ long startTime = System.currentTimeMillis(); Set singletonSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50); for (int i = 0; i < 10; i++) { executorService.submit(()->{ Synchronized1Singleton singleton = Synchronized1Singleton.getInstance(); singletonSet.add(singleton); }); } executorService.shutdown(); while(true){ if(executorService.isShutdown()){ System.out.println(String.format("执行时间：%s ms",System.currentTimeMillis()-startTime)); if(singletonSet.size()>1){ System.out.println("简单单例存在创建多个实例对象，实例如下："); System.out.println(singletonSet); } break; } } } /** * Synchronized2Singleton 的效率比 Synchronized1Singleton高几倍甚至几十倍以上 */ public static void testSynchronized2Singleton(){ long startTime = System.currentTimeMillis(); Set singletonSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50); for (int i = 0; i < 10; i++) { executorService.submit(()->{ Synchronized2Singleton singleton = Synchronized2Singleton.getInstance(); singletonSet.add(singleton); }); } executorService.shutdown(); while(true){ if(executorService.isShutdown()){ System.out.println(String.format("执行时间：%s ms",System.currentTimeMillis()-startTime)); if(singletonSet.size()>1){ System.out.println("简单单例存在创建多个实例对象，实例如下："); System.out.println(singletonSet); } break; } } } /** * */ public static void testStaticInitializeSingleton(){ Set singletonSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50); for (int i = 0; i < 10; i++) { executorService.submit(()->{ Synchronized2Singleton singleton = Synchronized2Singleton.getInstance(); singletonSet.add(singleton); }); } executorService.shutdown(); while(true){ if(executorService.isShutdown()){ if(singletonSet.size()>1){ System.out.println("简单单例存在创建多个实例对象，实例如下："); System.out.println(singletonSet); } break; } } } public static void testNestedClassSingleton(){ Set singletonSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>()); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(50); for (int i = 0; i < 10; i++) { executorService.submit(()->{ StaticInnerClassSingleton singleton = StaticInnerClassSingleton.getInstance(); singletonSet.add(singleton); }); } executorService.shutdown(); while(true){ if(executorService.isShutdown()){ if(singletonSet.size()>1){ System.out.println("简单单例存在创建多个实例对象，实例如下："); System.out.println(singletonSet); } break; } } }} 自问自答
问：单例模式获取实例的方法为什么是静态方法？ 答：因为构造方法是私有的，无法通过new创建实例，那只能通过类方法获取实例。那通过反射是否可以创建实例呢？
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