设计模式学习笔记：单件模式

Posted 2022-03-14 滴滴哒滴哒

       单件模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

       这听上去和全局变量有点相似。但是在用法上会存在很大不同，全局变量基本上就是对对象的静态引用。

       涉及到有些JVM的实现，在运行时，全局变量都会占用资源，如果这个全局变量非常消耗资源，但在这次执行的过程中又没用上它，这就会造成资源的巨大浪费，所以我们就要使用单件模式了。

      PS：在java1.2版本之前有个bug，垃圾收集器会将单件给吃掉，导致实例化之后，每次的值的错误。1.2版本后，这个bug已经被修复了。

      单件模式有三个模块：

      1.静态的私有变量；

      2.私有构造器；

      3.公开的getInstance()方法。

      其中私有构造器将构造隐藏起来，避免开发人员绕过我们的getInstance()方法进行实例化。这样将实例化的操作给约束起来，无论实例化多少次用的都是我们最开始实例化的类。

public class Singleton 
    //利用静态变量来记录Singleton类的唯一实例
    private static Singleton uniqueInstance;
    //把构造器声明为私有的，只有Singleton类内才可以调用构造器
    private Singleton()
    //用getInstance()实例化对象，并返回实例
    public static Singleton getInstance()
        //他是个静态变量属于类本身
        if (uniqueInstance == null)
            uniqueInstance = new Singleton();
        
        return uniqueInstance;
    
    //其他方法

虽然单件模式看上去很简单，但是涉及到多线程也会有很多麻烦。

假设我们有两个线程同时去实例化我们的Singleton，它们同时使用Singleton.getInstance()，因为uniqueInstance并未实例化，在它们都会进入if（uniqueInstance == null），从而实例化了两个Singleton。这样明显违反了我们设计模式的初衷。

我们可以通过加锁的方式

 public static synchronized Singleton getInstance()
        //他是个静态变量属于类本身
        if (uniqueInstance == null)
            uniqueInstance = new Singleton();
        
        return uniqueInstance;
    

虽然同步的方式简单有效，但也会对性能造成额外的负担。因此在getInstance()频繁使用的地方，需要我们重新考虑。

public class SingletonTwo 
    //在静态初始化器中创建单件，保证了线程安全
    private static SingletonTwo uniqueInstance = new SingletonTwo();
    private Integer mark;
    public void setMark(Integer mark)
        this.mark = mark;
    

    public Integer getMark() 
        return mark;
    

    private SingletonTwo()
    public static SingletonTwo getInstance()
        return uniqueInstance;
    

这段代码应用在我们一定会使用一个单件，但是这样好像又和全局变量没什么区别了。

第三种方法“双重检查加锁”，首先检查是否实例已经创建，如果尚未创建，才同步。这样一来。只有第一次同步。

public class SingletonThree 
    //volatile 确保uniqueInstance被初始化成Singleton实例时，多个线程正确使用处理uniqueInstance变量
    private volatile static SingletonThree uniqueInstance;
    
    private SingletonThree()
    
    public static SingletonThree getInstance()
        //检查实例，如果不存在，就进入同步区块
        if (uniqueInstance == null)
            //只有第一次才彻底执行这里的代码
            synchronized (SingletonThree.class)
                //进入区块再检查一次，才创建实例
                if (uniqueInstance == null)
                    uniqueInstance = new SingletonThree();
                
            
        
        return uniqueInstance;
    

当然性能上还是会有影响，而且必须使用java1.5以上的版本。