设计模式之单例模式

Posted 2020-12-09 jiatcode

设计模式之单例模式

1. 概念

? 所谓单例模式，就是采取一定的方法使得系统中只存在某个类的一个实例，并且该类只提供一个获取对象实例的方法（静态方法）；比如Hibernate的SessionFactory

2.实现

1.静态常量/静态代码块方法(饿汉式)

类加载的时候就完成了实例化，不存在线程同步问题，但是如果至始至终这个对象都用不到，那就变成了内存的浪费，没有达到Lazy Loading的效果

步骤：

• 构造器私有化（外部无法通过new来创建对象）

• 类的内部创建对象

• 向外暴露一个公共的getInstance方法

  class Singleton{
  	//1.私有化构造器
      private Singleton(){}
      
      //2.类内部创建对象
      private final static Singleton instance = new Singleton();
      //或者将创建对象放在静态代码块中
      private static Singleton instance ;
      static{
          instance = new Singleton();
      }
      
      //3. 提供一个公共的方法获取对象
      public static Singleton getInstance(){
          return instance;
      }
      
      
  }
  

2. 懒汉式（Lazy Loading的效果）

1. 线程不安全

class Singleton{
	//1.私有化构造器
    private Singleton(){}
    //2.类内部定义对象
    private  static Singleton instance;   
    //3. 提供一个公共的方法获取对象
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){//需要时再创建，不会在类加载的时候创建
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

该方法只能在单线程下执行，多线程下有可能多个线程同时进入到 if 模块，以至于创建出多个实例，实际开发中不能使用这种方法

2.线程安全，同步方法

getInstance()方法中加上同步代码关键字synchronized来解决线程问题

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance == null){//需要时再创建，不会在类加载的时候创建
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

效率过低，我们在创建对象实例的时候才需要同步，而这样的代码我们在之后的每次获取实例都会进行一次同步，方法进行同步的效率太低了

3.双重检查

volatile可以使共享变量一旦修改就刷新到内存里去，在getInstance方法中，通过synchronized同步来使得线程安全，当多个线程进入外层 if 时，会受到synchronized关键字作用，单个进入到内层 if 中，当instance被创建后，由于volatile的作用会立刻刷新到内存，等待的线程就会在内层 if 中判断false，即保证了单个实例创建，再后来的线程在外层 if 就false了，也解决了效率问题

class Singleton{
	//1.私有化构造器
    private Singleton(){}
    //2.类内部定义对象
    private  static volatile Singleton instance;  // volatile可以使共享变量一旦修改就刷新到内存里去
    //3. 提供一个公共的方法获取对象
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){//需要时再创建，不会在类加载的时候创建
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance==null){
           			 instance = new Singleton();                    
                }
            }
        }
        return instance;
    }   
}

开发中可以使用

4.静态内部类

JVM在类加载的时候是线程安全的，并且类加载的时候，其静态内部类不会被加载，所以我们可以利用这一点来达到线程安全和Lazy Loading的效果

class Singleton{
    //1.对象实例在内部类加载时被创建
    public static class SingletonInstance{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    
	//2.私有化构造器
    private Singleton(){} 
    //3. 提供一个公共的方法获取对象，调用该方法时，内部类第一次被加载，创建对象实例
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }   
}

开发中推荐使用

5.枚举

借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅可以避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建性的对象

enum Singleton{
	INSTANCE;
    public void play(){
        //code。。。
    }
}

//可以直接调用获取
Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
//枚举中的方法也可以直接调用
instance.play();

开发中推荐使用

3.应用场景

• 需要经常创建、销毁的对象
• 创建对象耗时过多或损耗资源过多的，但又经常用到的重量级对象
• 工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象（比如数据源、session工厂等等）

分析Runtime源码中使用的单例模式