02_单例模式

Posted 2020-10-23 africancu

一、单例模式

    单例模式（Singleton Pattern） 是一个比较简单的模式，其定义如下：

    Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it.（确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例）

    单例模式通过定义一个私有访问权限的构造函数来避免被其他类new出来一个对象，然后该类自己创建一个实例，通过一个静态方法对外提供这个实例对象。

单例模式的通用代码如下：

代码清单1

public class Singleton {
    private static final Singleton singleton = new Singleton();
    private Singleton(){}

    public static Singleton getSingleton(){
        return singleton;
    } 
}

 

 

单例模式的注意事项

    首先，在高并发情况下，请注意单例模式的线程同步问题。单例模式有几种不同的实现方法，上面的例子不会出现产生多个实例的情况，但是下面的代码就有可能出现多个实例。

代码清单2：

public class Singleton {
    private static final Singleton singleton = null;
    private Singleton(){}

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

 

    该单例模式在低并发的情况下应该不会出现问题。若系统压力增大，并发量增加时则可能在内存中出现多个实例。为什么会出现这种情况呢？

    如果一个线程A执行到singleton = new Singleton()，但是还没有获得对象（对象初始化是需要时间的），第二个线程B也在执行，执行到if(singleton == null)，那么线程B获得判断条件也是为真，于是继续执行下去，线程A获取了一个对象，线程B也获得了一个对象，在内存中就会出现两个对象。

 

    解决线程不安全的方法很多，可以在getSingleton方发前加synchronized关键字，也可以在getSingleton方法内加synchronized来实现，但都不是优秀的单例模式，建议读者使用如代码清单1的方式来实现单例模式。

 

    代码清单1的单例称为饿汉式单例。

    增加了synchronized关键字的代码清单2单例称为懒汉式单例。

 

二、单例模式的扩展

    如果一个类要求可以产生多个对象，直接new就可以了。如果一个类要求只能有一个对象，那么就使用单例模式。

    但是如果要求一个类只能产生两三个对象呢？该怎么实现？

//皇帝类
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

public class Emperor {
    private static int maxNumOfEmperor = 2;
    private static ArrayList<String> nameList = new ArrayList<>();
    private static ArrayList<Emperor> emperorList = new ArrayList<>();
    private static int countNumOfEmperor = 0;

    static {
        for(int i = 0; i < maxNumOfEmperor; i++){
            emperorList.add(new Emperor("皇帝"+i));
        }
    }

    private Emperor(){}
    private Emperor(String name){
        nameList.add(name);
    }

    public static Emperor getInstance(){
        Random random = new Random();
        countNumOfEmperor = random.nextInt(maxNumOfEmperor);
        return emperorList.get(countNumOfEmperor);
    }
}


//大臣类
public class Minister {
    public static void main(String[] args) {
        for(int day = 0; day < 10; day++){
            Emperor emperor = Emperor.getInstance();
            System.out.println(emperor);
        }
    }
}

打印结果：
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]

 

从对象地址可以看到只产生了两个对象

 

这种需要产生固定数量对象的模式叫做有上限的多例模式，它是单例模式的一种扩展。