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设计模式之单例模式

时间:2023-06-24 17:34:44浏览次数:43  
标签:Singleton 模式 instance 实例 线程 单例 static 设计模式

介绍

单例模式,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)。

单例模式的八种方式

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.懒汉式(线程安全,同步代码块)

6.双重检查

7.静态内部类

8.枚举

逐一介绍

饿汉式(静态常量)

步骤如下:

1.构造器私有化(防止new)
2.类的内部创建对象
3.向外暴露一个静态的公共方法。getInstance

代码举例:

//饿汉式(静态变量)
class Singleton{
    //1.构造器私有化
    private Singleton(){
    }
    //2.本类内部创建对象实例
    private final static Singleton instance = new Singleton();

    //3.提供公有的静态方法,获取对象实例
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点

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

结论:这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题,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

饿汉式(静态代码块)

直接上代码:

//饿汉式(静态代码块)
class Singleton{
  //1.构造器私有化
    private Singleton(){

    }
    //2.在本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance;

    //静态代码块,创建对象实例
    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;
    }

}

优缺点

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。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

懒汉式(线程不安全)

class Singleton {
    private Singleton() {
    }
    private static Singleton instance;

    //提供一个公有的静态方法,需要用到时再去new
    //这是懒汉式
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点

起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。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

懒汉式(线程安全,同步方法)

class Singleton {
   private static Singleton instance;
   private Singleton(){

   }
   //提供一个公有的静态方法,加入同步处理的代码,解决线程安全的问题
    //懒汉式2————线程安全
    public static synchronized Singleton getInstance(){
       if(instance == null){
           instance = new Singleton();
       }
       return instance;
    }
}

优缺点

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getInstance0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reum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,同步代码块)

class Singleton{
    private static Singleton singleton;
    private Singleton(){

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

不推荐使用

双重检查

class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    //提供一个公有的静态方法,加入双重检查的代码,保证了了懒加载和线程安全
    //同时保证了效率,推荐使用
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点

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(singletonnull)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
nul),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,推荐使用这种单例设计模式

静态内部类

//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();
    }

    //提供一个公有的静态方法,直接返回 SingletonInstance.INSTANCE
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点

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.类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。
4.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
结论:推荐使用

枚举

//应用枚举,实现单例,推荐
enum Singleton{
    INSTANCE;//属性
    public void sayOK(){
        System.out.println("ok~");

    }
}

优缺点

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

单例模式在JDK应用的源码分析

在JDK中,java.lang.Runtime就是经典的单例模式(饿汉式),如下图:

image-20230624164302411

单例模式注意事项和细节说明

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)

标签:Singleton,模式,instance,实例,线程,单例,static,设计模式
From: https://www.cnblogs.com/malinyan/p/17501378.html

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