设计模式之单例模式

Posted 2021-08-15 amcomputer

1 背景回顾

设计模式是一种思维方式，前人总结的最佳实践，也是一种态度，一种进步。
软件过程里面设计模式一共有23种，一般分为3类。即创建型，结构性型，行为型。其中：
**创建型5种： ** 解决了创建对象的烦恼
单例模式，工厂模式，抽象工厂模式，建造者模式，原型模式

结构性型7种： 解决了如何让类组合起来完成复杂的功能
适配器模式，桥接模式，装饰模式，组合模式，外观模式，享元模式，代理模式，

**行为型11种：**解决了类之间的控制关系。
模版方法模式，命令模式，迭代器模式，观察者模式，中介者模式，备忘录模式，状态模式，策略模式，职责链模式，访问者模式，解释器模式。

如果想要学习并掌握这些设计模式，最后是编码和画图理解。

2 单例模式

单例模式比较好理解，一个类只有一个instance。关键是利用类加载器和构造方法私有。具体实现方法一般有2种。

饿汉式：在内存的方法区先new一个对象，然后直接返回。
懒汉式：调用时在返回
双重检测机制：适合多线程场景

3 饿汉式

package com.yang.create.single;


}

public class  Hungry{
    private Hungry() {
    }

    private static final Hungry HUNGRY = new Hungry();
    public static Hungry getInstance(){
        return HUNGRY;
    }



    public static void main(String[] args) {
        Hungry instance = Hungry.getInstance();
        Hungry instance2 = new Hungry();
        Hungry instance3 = new Hungry();
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
        System.out.println(instance3.hashCode());
    }
}

类内输出结果：

发现不仅能输出不同的对象，还能使用new 来产生对象（思考：为什么已经构造器私有化了，还能new出对象，后面会解答）

类外或者包外输出结果：

分析：hashcode一样，在类外使用new关键字时报错。说明达到实验效果，需要注意的是类内依旧可以new,涉及到访问权限问题。

4 懒汉式

  class  Lazyman{
        private Lazyman() {
         }

         private  static Lazyman LAZYMAN =null;

         public static Lazyman getInstance(){
             if( LAZYMAN == null ){
                 LAZYMAN = new Lazyman();
             }
             return LAZYMAN;
         }
         }

多线程时，可能会不安全。我开启了200个线程（10个也试过），会导致线程开启失败。

思考：为什么前者是安全的，到了懒汉式，却不安全了？

因为少了final关键词，动态生成LAZYMAN

5 双重检测机制

package com.yang.create.single;

public class  DoubleLock {
    private DoubleLock() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "oK");
    }

    private static DoubleLock LAZYMAN = null;

    public static DoubleLock getInstance() {
        //双层检测
        if (LAZYMAN == null) {
            synchronized (LAZYMAN.getClass()) {//第一层 加锁
                if (LAZYMAN == null) {//第2层
                    LAZYMAN = new DoubleLock();  //不是原子操作，第一步先分配内存，第二步执行构造方法，第3步指向内存空间
                }
            }


        }
        return LAZYMAN;
    }


}

结果：

因为 LAZYMAN = new DoubleLock(); //不是原子操作，第一步先分配内存，第二步执行构造方法，第3步指向内存空间
所以导致异常，多线程下，3个步骤会被打乱。
所以需要加上防止指令重排操作：volatile
private volatile static DoubleLock LAZYMAN = null;

package com.yang.create.single;

public class  DoubleLock {
    private DoubleLock() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "oK");
    }

    private volatile  static DoubleLock LAZYMAN = null;

    public static DoubleLock getInstance() {
        //双层检测
        if (LAZYMAN == null) {
            synchronized (DoubleLock.class) {//第一层 加锁
                if (LAZYMAN == null) {//第2层
                    LAZYMAN = new DoubleLock();  //不是原子操作，第一步先分配内存，第二步执行构造方法，第3步指向内存空间
                }
            }


        }
        return LAZYMAN;
    }


}

测试成功：

当然，如果使用反射，也会破坏单例模式。这里可以使用enum,即枚举类型来构造单例，enum是一个特殊的java类。