Java设计模式之一单例模式

Posted xiaoshen666

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java设计模式之一单例模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

什么是单例模式

     保证一个系统中的某个类只有一个实例而且该实例易于外界访问。例如Windows界面的任务管理器就可以看做是一个单例。

单例模式的使用场景

  • 需要频繁的进行创建和销毁的对象;
  • 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;
  • 工具类对象;
  • 频繁访问数据库或文件的对象。

       在程序中比较常用的是数据库连接池线程池日志对象等等。

单例模式使用

     最早我们在学习单例模式的时候,基本都会接触这两种模式:饿汉式和懒汉式(饱汉式)。
     那我们先来看看这两个模式的实现。

饿汉式
     定义一个私有的构造方法,并将自身的实例对象设置为一个私有属性,并加上static和final修饰符,然后通过公共的静态方法调用返回实例。

 class SingletonTest1   

    private SingletonTest1()   
      
    private static final SingletonTest1 instance = new SingletonTest1();  

    public static SingletonTest1 getInstance()   
        return instance;  
      

懒汉式
   定义一个私有的构造方法,定义一个该类静态私有的变量,然后定义一个公共的静态方法,对该类的值进行空判断,不为空直接返回,否则重新构建一个。

class SingletonTest2 

     private SingletonTest2()    
        

     private static SingletonTest2 instance;   

     public static SingletonTest2 getInstance()    
         if (instance == null) 
            instance = new SingletonTest2();
           
         return instance;   
        
   

简单的介绍了这两种的模式,然后我们再来看看这两种模式的优缺点吧。
饿汉式

  • 优点:写起来很简单,并且不会因为不加synchronized关键字而造成的线程不安全问题。
  • 缺点:当该类被加载的时候,会初始化该实例和静态变量并被创建并分配内存空间,并且会一直占用内存。

懒汉式

  • 优点:写起来很简单,在第一次调用的时候才会初始化,节省了内存。
  • 缺点:线程不安全,多个线程调用可能会出现多个实例。
  • 总结:书写简单,线程不安全,效率还行。

虽然 懒汉式可以通过加上synchronized关键字保证线程安全。但是效率方法来说还不说是最优。

这里在介绍下个人认为在JDK1.5之前最优的两种写法,一种是静态内部类,另一种是双重锁检查

静态内部类
定义一个私有的构造方法,定义一个该类私有静态的内部类,然后在内部类中定义一个该类的静态变量,然后通过公共的final修饰的静态方法调用返回实例。

  class  SingletonTest4 
      private SingletonTest4()
        
       private static class SingletonTest5
           private static SingletonTest4 instance = new SingletonTest4();
        
        public static final SingletonTest4 getInstance()
            return SingletonTest5.instance;
        
   

 

因为该类的内部类是私有的,除了对外公布的公共静态方法getInstance(),是无法访问的。因为它是延迟加载,所以读取读取实例的时候不会进行同步,几乎没有性能的缺陷,而且还是线程安全的,并且不依赖JDK的版本。

双重锁检查
定义一个私有构造方法,通过volatile定义静态私有变量,保证了该变量的可见性,然后定义一个共有的静态方法,第一次对该对象实例化时与否判断,不为空直接返回,提升效率;然后使用synchronized 进行同步代码块,防止对象未初始化时,在多线程访问该对象在第一次创建后,再次重复的被创建;然后第二次对该对象实例化时与否判断,如果未初始化,则初始化,否则直接返回该实例。

  class SingletonTest6  
        private SingletonTest6()  
           
        private static volatile SingletonTest6 instance;  
        public static SingletonTest6 getIstance()  
            if (instance == null) 
                synchronized (SingletonTest6.class) 
                    if (instance == null) 
                        instance = new SingletonTest6();   
                       
                   
               
            return instance;   
           
      

这种模式在很长的一段时间内可以说是最优的了,内存占用低,效率高,线程安全,多线程操作原子性。但是有个缺点就是书写麻烦,对新手不太友好。

JDK1.5之后出现了枚举,并且完美支持单例模式,并且线程安全、效率高!但是这些不是最重要的,最重要的是书写超级简单!究竟有多简单,看下面的示例应该就可以了解一下了。。。

枚举单例

public enum Singleton 
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() 

    

对的,你没看错,就这点代码,其它不需要了。。。
枚举需要在JDK1.5之后的版本,它无偿提供序列化机制,绝对防止多次实例化,即使在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候。这种方法也被Effective Java作者Josh Bloch 所提倡。

总结

单例模式的几种使用就到这了,那么我们来总结下使用单例模式需要注意什么(不包括枚举)。

  1. 构造方法私有化(private);
  2. 定义一个私有(private)静态(static)实例化对象;
  3. 对外提供一个公共(public)静态(static)的方法得到该实例;

 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。

 

源:https://www.cnblogs.com/zhaosq/p/10218665.html

 

 

以上是关于Java设计模式之一单例模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Java进阶篇设计模式之一 ----- 单例模式

Java版的7种单例模式

单例模式 (Singleton Pattern) | 塔链原创设计模式讲座之一

java 单例模式这个要怎么理解?

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