单例模式

Posted 2020-07-05 gcczhongduan

• 定义

单例模式确保一个类仅仅有一个实例，并提供一个全局訪问点

• 解释

从定义能够看出。特点是这个类仅仅有一个实例。

那么，为什么要这么做呢？原因在于，有些时候，这个类仅仅有一个实例会节约资源，或者仅仅有一个实例才干保证整个程序执行正确，一致。

比如：线程池。缓存，对话框，日志对象等等 。

• 演示样例

class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

这是单例的经典使用方式：

• 一个 private static 对象
• 构造器设置为 private
• 一个 public static 方法提供全局訪问点

開始的时候。事实上我比較困惑为什么不在 singleton 声明处直接实例化对象，后来明确了。这是一种延迟实例化的手段，保证仅仅在须要时才实例化。假设直接在声明时实例化，那么仅仅要类载入了，即使不须要对象，也会对它进行实例化。

另外，这个经典使用方式事实上是有问题的，对照后面 Tomcat 中的应用场景。你可能会发现问题所在。

在 Tomcat 中，就有一个单例模式，它是 org.apache.catalina.tribes.util.StringManager 类。

在 Tomcat 中。会有很多地方须要对错误消息进行处理。我们使用 StringManager 类来管理这些错误消息。

错误消息首先不能硬编码到代码中，否则须要提供国际化支持时，就会非常痛苦。错误消息须要定义在配置文件里。

Tomcat 为每一个包 (package) 都提供了三种语言的错误消息配置文件。每一个包内都有非常多类，我们不是必需为每一个类都生成一个 StringManager类，由于它们共享同一个配置文件。所以，一个包仅仅须要一个 StringManager 对象就好了。

我们怎么为一个包生成一个StringManager 呢？ Tomcat 在 StringManager 内部保存着全部包的 StringManager 实例，你须要一个实例时，仅仅须要提供包名。调用 StringManager 的相应方法。就会返回与此包名相应的 StringManager 实例。以下是相关的代码，一目了然。

public class StringManager { 

private StringManager(String packageName) {
    ...
}

private static final Hashtable<String, StringManager> managers =
new Hashtable<>();

/**
* Get the StringManager for a particular package. If a manager for
* a package already exists, it will be reused, else a new
* StringManager will be created and returned.
*
* @param packageName The package name
*/
public static final synchronized StringManager getManager(String packageName) {
    StringManager mgr = managers.get(packageName);
    if (mgr == null) {
        mgr = new StringManager(packageName);
        managers.put(packageName, mgr);
    }
    return mgr;
}

使用了一个 Hashtable 来保存 managers，每次通过 getManager 方法。通过包名訪问，假设訪问不到，就为此包新生成一个StringManager 实例。

有没有注意到 getManager 方法被 synchronized 修饰？这就是之前我们举的经典演示样例时说的问题。在使用单例时。仅仅有一个对象。这个对象可能是被多个线程共享的。假设不同步，就可能会出现数据不一致的情况。

比如，两个线程同一时候调用了getManager。訪问同一个包名。正确的运行是，当中一个线程第一次调用时，mgr 为空。此时生成一个 StringManager。

第二个线程调用时，mgr 就不为空了。可是，假设不同步。那么当第一个线程通过了 if(mgr == null) 时，此时线程被切换了，这时，第二个线程也会通过 if(mgr == null) ，这样就导致同一个包，生成了两个 StringManager。

• 扩展阅读

关于单例模式与线程安全。建议阅读一下这篇文章：

深入浅出单实例Singleton设计模式

关于单例模式的其他实现方式，能够阅读

单例模式的七种写法