设计模式第一话—单例模式

Posted 2022-12-06 小仇哥

设计模式第一话—单例模式

其实很久之前就有接触设计模式了，但学的总是很零碎，这次准备考系架，刚好发现系架有一部分内容呢，正好是设计模式，那么趁着这个机会，我就捉摸着自己再系统的把设计模式撸一遍。。。。
概念：
单例模式是一种常用的软件设计模式，其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在。
许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。
基本的实现思路：
单例模式要求类能够有返回对象一个引用(永远是同一个)和一个获得该实例的方法（必须是静态方法，通常使用getInstance这个名称）。

我简单概括看单例的实现核心部分主要是以下几个方面：
a、一个私有的构造方法，如此其他代码就无法通过调用该类的构造方法来实例化该类的对象，只有通过该类提供的静态方法来得到该类的唯一实例；
b、一个私有的成员变量，并在该类内提供一个静态方法，当我们调用这个方法时，如果类持有的引用不为空就返回这个引用，如果类保持的引用为空就创建该类的实例并将实例的引用赋予该类保持的引用。
实现代码：
1、单例模式：饿汉式

/**
 * 单例模式：饿汉式
 */
public class SingletonDemo1 
    private SingletonDemo1()       
    
    private static SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();
    public static SingletonDemo1 getInstance()
        return instance;
    

优点：写法简单，在类装载的时候完成实例化，避免了线程同步问题。
缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

2、单例模式：饱汉式（懒汉）

/**
 * 单例模式：饱汉式1
 */
public class SingletonDemo2 
    private SingletonDemo2()       
    
    private static SingletonDemo2 instance = null;
    public static SingletonDemo2 getInstance()
        if (instance == null) 
            instance = new SingletonDemo2();
        
        return instance;
    

这种写法起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。如果在多线程下，一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。

/**
 * 单例模式：饱汉式2
 */
public class SingletonDemo3 
    private SingletonDemo3()       
    
    private static SingletonDemo3 instance = null;
    public static synchronized SingletonDemo3 getInstance()
        if (instance == null) 
            instance = new SingletonDemo3();
        
        return instance;
    

解决上面实现方式的线程不安全问题，做个线程同步就可以了，于是就对getInstance()方法进行了线程同步。
缺点：效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。

3、单例模式：双重加锁检查

public class SingletonDemo4 
    private static volatile SingletonDemo4 instance;
    private SingletonDemo4() 
    public static SingletonDemo4 getInstance() 
        if (instance == null) 
            synchronized (SingletonDemo4.class) 
                if (instance == null) 
                    instance = new SingletonDemo4();
                
            
        
        return instance;
    

Double-Check，如代码所示，我们进行了两次if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，直接return实例化对象。
优点：线程安全；延迟加载；效率较高。

4、枚举

/**
 * 
 */
/**
 * 枚举类方式 最佳实践 推荐
 */
public enum SingletonDemo5 
    INSTANCE;
    public static void say(String str)
        System.out.println("hello"+str);
    
 

利用枚举来实现单例模式，不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。

总结：
优点：系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能。
缺点：当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new，可能会给其他开发人员造成困扰，特别是看不到源码的时候。
适用场景：
a、需要频繁的进行创建和销毁的对象；
b、创建对象时耗时过多或耗费资源过多，但又经常用到的对象；
c、工具类对象；
d、频繁访问数据库或文件的对象。