Java单例模式分析
单例模式
为什么要用单例
确保某个类只有一个对象，常用于访问数据库操作，服务的配置文件等。
单例的关键点
1、默认构造函数为private，复制构造函数和复制赋值函数也要private或=delete禁用。（做到无法被外部其他对象构造）
2、通过一个静态方法或枚举返回单例类对象。
3、确保多线程的环境下，单例类对象只有一个。
几种写法
本文主要介绍C++的懒汉式和饿汉式写法。
懒汉式
需要生成唯一对象时（调用GetInstance时），才生成
线程不安全的错误写法
class SingleInstance
{
public:
// 静态方法获取单例
static SingleInstance *GetInstance();
// 释放单例避免内存泄露
static void deleteInstance();
private:
SingleInstance() {}
~SingleInstance() {}
// 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用
SingleInstance(const SingleInstance &signal);
const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
private:
static SingleInstance *m_SingleInstance;
};
// 初始化为NULL，与后面形成对比
SingleInstance *SingleInstance::m_SingleInstance = NULL;
SingleInstance* SingleInstance::GetInstance()
{
// 多线程情况下，一个线程通过if检查但是还未new出单例时，另一个线程也通过了if检查，导致new出多个对象
if (m_SingleInstance == NULL)
{
m_SingleInstance = new (std::nothrow) SingleInstance;
}
return m_SingleInstance;
}
void SingleInstance::deleteInstance()
{
if (m_SingleInstance)
{
delete m_SingleInstance;
m_SingleInstance = NULL;
}
}
线程安全的双检锁写法
class SingleInstance
{
public:
// 静态方法获取单例
static SingleInstance *GetInstance();
// 释放单例避免内存泄露
static void deleteInstance();
private:
SingleInstance() {}
~SingleInstance() {}
// 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用
SingleInstance(const SingleInstance &signal);
const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
private:
static SingleInstance *m_SingleInstance;
};
// 初始化为NULL，与后面形成对比
SingleInstance *SingleInstance::m_SingleInstance = NULL;
SingleInstance* SingleInstance::GetInstance()
{
// 如果直接在外面锁，功能也ok，但每次运行到这个地方便需要加一次锁，非常浪费资源
// 在里面加锁，初始化时存在加锁的情况，初始化之后，外层if都为false，直接返回，避免加锁
if (m_SingleInstance == NULL)
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(m_Mutex); // Lock up
if (m_SingleInstance == NULL)
{
m_SingleInstance = new (std::nothrow) SingleInstance;
}
}
return m_SingleInstance;
}
void SingleInstance::deleteInstance()
{
if (m_SingleInstance)
{
delete m_SingleInstance;
m_SingleInstance = NULL;
}
}
线程安全的局部静态变量写法
推荐
class SingleInstance
{
public:
// 静态方法获取单例
static SingleInstance *GetInstance();
private:
SingleInstance() {}
~SingleInstance() {}
// 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用
SingleInstance(const SingleInstance &signal);
const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
};
SingleInstance& SingleInstance::GetInstance()
{
// 局部静态变量（一般为函数内的静态变量）在第一次使用时分配内存并初始化。
static SingleInstance m_SingleInstance;
return m_SingleInstance;
}
饿汉式
进程运行前（main函数执行），就创建
线程安全的进程运行前初始化写法
class SingleInstance
{
public:
// 静态方法获取单例
static SingleInstance *GetInstance();
private:
SingleInstance() {}
~SingleInstance() {}
// 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用
SingleInstance(const SingleInstance &signal);
const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
private:
static SingleInstance *m_SingleInstance;
};
SingleInstance* SingleInstance::GetInstance()
{
return m_SingleInstance;
}
// 全局变量、文件域的静态变量和类的静态成员变量在main执行之前的静态初始化过程中分配内存并初始化
Singleton* Singleton::g_pSingleton = new (std::nothrow) Singleton;
int main()
{
return 0;
}
线程安全的类静态成员变量写法
class SingleInstance
{
public:
// 静态方法获取单例
static SingleInstance *GetInstance();
// 全局变量、文件域的静态变量和类的静态成员变量在main执行之前的静态初始化过程中分配内存并初始化。
static SingleInstance m_SingleInstance;
private:
SingleInstance() {}
~SingleInstance() {}
// 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用
SingleInstance(const SingleInstance &signal);
const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);
};
SingleInstance& SingleInstance::GetInstance()
{
return m_SingleInstance;
}
静态内部类写法
JAVA
public class Singleton {
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
private static class SingletonHolder {
private static Singleton instance = new Singleton();
}
}
第一次加载Singleton类时不会初始化instance，只有在第一次调用getInstance()方法时，虚拟机会加载SingletonHolder类，初始化instance。
这种方式既保证线程安全，单例对象的唯一，也延迟了单例的初始化，推荐使用这种方式来实现单例模式。
枚举单例
JAVA
public enum SingletonEnum {
INSTANCE;
public void doSomething() {
System.out.println("do something");
}
}
默认枚举实例的创建是线程安全的，即使反序列化也不会生成新的实例，任何情况下都是一个单例。
优点： 简单！
容器实现单例
JAVA
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class SingletonManager {
private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String, Object>();
public static void regsiterService(String key, Object instance) {
if (!objMap.containsKey(key)) {
objMap.put(key, instance);
}
}
public static Object getService(String key) {
return objMap.get(key);
}
}
SingletonManager可以管理多个单例类型，使用时根据key获取对象对应类型的对象。这种方式可以通过统一的接口获取操作，隐藏了具体实现，降低了耦合度。
参考
单例模式的6种实现方式
软件开发常用设计模式—单例模式总结（c++版）
https://stackoverflow.com/questions/1008019/c-singleton-design-pattern
https://programmer.ink/think/summary-of-c-thread-safety-singleton-patterns.html
总结
本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注编程网的更多内容！
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