4. 设计模式-单列模式

  • 时间:
  • 来源:互联网
  • 文章标签:

文章目录

    • 单列模式
        • 1. 单例模式在 JDK 源码中的应用
        • 2. 单例设计模式七种方式
          • 一、饿汉式( 静态常量)☆
          • 二、饿汉式(静态代码块)☆
          • 三、懒汉式`(线程不安全,单线程模式下可以使用)`
          • 四、懒汉式(线程安全,同步方法)
          • 五、双重检查☆
          • 六、静态内部类
          • 七、枚举
        • 3. 测试
        • 4. 单例模式细节说明
    • `☆`

单列模式

  • 所谓类的单例设计模式,就是 采取一定的方法保证在整个的软件系统中,对某个类只能存在一个对象实例,并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。
  • 比如 Hibernate 的 SessionFactory,它充当数据存储源的代理,并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的,一般情况下,一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够,这是就会使用到单例模式。

1. 单例模式在 JDK 源码中的应用

/**
*每个Java应用程序都有一个Runtime类的Runtime ,允许应用程序与运行应用程序的环境进行接口。 当前运行时可以*从getRuntime方法获得。
*/
public class Runtime {
    
    private static Runtime currentRuntime = new Runtime();

    public static Runtime getRuntime() {
        return currentRuntime;
    }

    /** 
    * Don't let anyone else instantiate this class 
    *  不要让任何人实例化此类
    */
    private Runtime() {}
    
    // 一系列方法...
}

2. 单例设计模式七种方式

  1. 饿汉式( 静态常量)
  2. 饿汉式(静态代码块)
  3. 懒汉式(线程不安全)
  4. 懒汉式(线程安全,同步方法)
  5. 双重检查
  6. 静态内部类
  7. 枚举
一、饿汉式( 静态常量)☆

优缺点说明

  • 优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
  • 缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费。
  • 这种方式基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题(可以查看ClassLoader.loadClass()源码得知),不过,instance 在类装载时就实例化,在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法,但是导致类装载的原因有很多种,因此不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化 instance 就没有达到 lazy loading 的效果。

结论:

  • 这种单例模式可用,可能造成内存浪费,并且java.lang.Runtime中就是使用此种方法。
// 饿汉式(静态变量)
class Singleton {
	
	// 1. 构造器私有化, 不要让任何人实例化此类
	private Singleton() {
		
	}
	
	// 2.本类内部创建对象实例
	private final static Singleton instance = new Singleton();
	
	// 3. 提供一个公有的静态方法,返回实例对象
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
	
}
二、饿汉式(静态代码块)☆

优缺点说明:

  1. 这种方式和上面的方式其实类似,只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中,也是在类装载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。
  2. 优缺点和上面是一样的。

结论:

  • 这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费
// 饿汉式(静态变量)
class Singleton {
	
	//1. 构造器私有化, 不要让任何人实例化此类
	private Singleton() {
		
	}
	

	//2.本类内部创建对象实例
	private static Singleton instance;
	
   // 在静态代码块中,创建单例对象
	static { 
		instance = new Singleton();
	}
	
	//3. 提供一个公有的静态方法,返回实例对象
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
	
}
三、懒汉式(线程不安全,单线程模式下可以使用)

优缺点说明

  1. 起到了 Lazy Loading 的效果,但是只能在单线程下使用。
  2. 如果在多线程下,一个线程进入了 if (singleton == null) 判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会 产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。

结论:

  • 在实际开发中, 不要使用这种方式.
class Singleton {
	private static Singleton instance;
	
	private Singleton() {}
	
	//提供一个静态的公有方法,当使用到该方法时,才去创建 instance
	//即懒汉式
	public static Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}
四、懒汉式(线程安全,同步方法)

优缺点说明:

  1. 解决了 线程安全问题
  2. 效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行 getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例,直接 return 就行了。 方法进行同步效率太低。

结论:

  • 在实际开发中, 不推荐使用这种方式。
// 懒汉式(线程安全,同步方法)
class Singleton {
	private static Singleton instance;
	
	private Singleton() {}
	
	//提供一个静态的公有方法,加入同步处理的代码,解决线程安全问题
	//即懒汉式
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}
五、双重检查☆

优缺点说明:

  1. Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的,如代码中所示,我们进行了两次 if (singleton == null)检查,这样就可以保证线程安全了。
  2. 这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断 if (singleton == null),直接 return 实例化对象,也避免的反复进行方法同步。
  3. 线程安全; 延迟加载; 效率较高

结论:

  • 在实际开发中推荐使用。

// 懒汉式(线程安全,同步方法)
class Singleton {
	private static volatile Singleton instance;
	
	private Singleton() {}
	
	//提供一个静态的公有方法,加入双重检查代码,解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题
	//同时保证了效率, 推荐使用
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if(instance == null) {
			synchronized (Singleton.class) {
				if(instance == null) {
					instance = new Singleton();
				}
			}
			
		}
		return instance;
	}
}
六、静态内部类

tips:

  • 内部类不能定义static元素(注意不是静态内部类)
  • 了解更多内部类知识…

优缺点说明:

  1. 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
  2. 静态内部类方式在 Singleton 类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化时,调用 getInstance 方法,才会装载 SingletonInstance 类,从而完成 Singleton 的实例化。
  3. 优点: 避免了线程不安全,利用 静态内部类特点实现延迟加载,效率高。
  4. 静态内部类是如何实现延迟加载的…

结论:

  • 推荐使用
// 静态内部类完成, 推荐使用
class Singleton {
	private static volatile Singleton instance;
	
	//构造器私有化
	private Singleton() {}
	
	//写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 Singleton
	private static class SingletonInstance {
		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
	}
	
	//提供一个静态的公有方法,直接返回SingletonInstance.INSTANCE
	
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		
		return SingletonInstance.INSTANCE;
	}
}
七、枚举

优缺点说明:

  1. 这借助 JDK1.5 中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
  2. 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式

结论:

  • 推荐使用
//使用枚举,可以实现单例, 推荐
enum Singleton {
	INSTANCE; //属性
	public void sayOK() {
		System.out.println("ok...");
	}
}

3. 测试


public class SingletonTest {
	public static void main(String[] args) {
		Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
		Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println(instance1 == instance2); // true
		System.out.println("instance1.hashCode=" + instance1.hashCode());
		System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
        
      /**
      * instance1.getClass().getClassLoader() = sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
      * instance2.getClass().getClassLoader() = sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
      */
      System.out.println("instance1.getClass().getClassLoader() = " + instance1.getClass().getClassLoader());
      System.out.println("instance2.getClass().getClassLoader() = " + instance2.getClass().getClassLoader());
        


      // 枚举实现单列的测试
		Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
		Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
		System.out.println(instance == instance2);
		
		System.out.println(instance.hashCode());
		System.out.println(instance2.hashCode());
		
		instance.sayOK();
	}
}

4. 单例模式细节说明

  1. 单例模式保证了 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。
  2. 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。
  3. 单例模式 使用的场景: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(即:重量级对象),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(比如 数据源、session 工厂等)。

本文链接http://www.taodudu.cc/news/show-83179.html