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2.1 单例模式【面试重点】

时间:2024-08-26 20:25:39浏览次数:12  
标签:Singleton System 面试 单例 println 2.1 singleton1 out

单例模式

单例设计模式介绍

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。

单例设计模式八种方式

单例模式有八种方式:

  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

饿汉式(静态常量)

饿汉式(静态常量)应用实例

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

  4. 代码实现

public class SingletonTest {

	public static void main(String[] args) {
		Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
		Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
		System.out.println(singleton1==singleton2);
		System.out.println(singleton1.hashCode());
		System.out.println(singleton2.hashCode());
	}
}


// 饿汉式(静态变量)

class Singleton{
	
	// 1. 构造器私有化,外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	// 2. 在本类内部创建对象实例
	private final static Singleton SINGLETON = new Singleton();
	
	// 3. 对外提供一个公用的静态方法,返回实例对象
	public static Singleton getSingleton() {
		return SINGLETON ;
	}
	
}

优缺点说明

  1. 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。
  2. 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
  3. 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
  4. 结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费

饿汉式(静态代码块)

代码演示:

public class SingletonTest {

	public static void main(String[] args) {
		Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
		Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
		System.out.println(singleton1==singleton2);
		System.out.println(singleton1.hashCode());
		System.out.println(singleton2.hashCode());
	}

}




//饿汉式(静态变量)

class Singleton{
	
	// 1. 构造器私有化,外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	// 2. 在本类内部创建对象实例
	private static Singleton singleton ;
	
	// 3. 静态代码块创建单例对象
	static{
		singleton = new Singleton() ;
	}

	// 4. 对外提供一个公用的静态方法,返回实例对象
	public static Singleton getSingleton() {
		return singleton ;
	}
	
}

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。优缺点和上面是一样的。
  2. 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)

代码演示

public class SingletonTest {

	public static void main(String[] args) {
		Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
		Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
		System.out.println(singleton1==singleton2);
		System.out.println(singleton1.hashCode());
		System.out.println(singleton2.hashCode());
	}

}


class Singleton{
	
	// 1. 构造器私有化,外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	// 2. 在本类内部创建对象实例
	private static Singleton singleton ;
	
	// 3. 对外提供一个公用的静态方法,当时用该方法时,才创建
	public static Singleton getSingleton() {
		if(singleton == null ) {
			singleton = new Singleton();
		}
		return  singleton ;
	}
	
}

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
  3. 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)

代码演示:

public class SingletonTest {

	public static void main(String[] args) {
		Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
		Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
		System.out.println(singleton1==singleton2);
		System.out.println(singleton1.hashCode());
		System.out.println(singleton2.hashCode());
	}

}


class Singleton{
	
	// 1. 构造器私有化,外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	// 2. 在本类内部创建对象实例
	private static Singleton singleton ;
	
	// 3. 对外提供一个公用的静态方法,当时用该方法时,才创建
	// 加入同步处理的代码
	public static synchronized Singleton getSingleton() {
		if(singleton == null ) {
			singleton = new Singleton();
		}
		return  singleton ;
	}
	
}

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
  3. 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)

【不推荐使用】

public class SingletonTest {

	public static void main(String[] args) {
		Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
		Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
		System.out.println(singleton1==singleton2);
		System.out.println(singleton1.hashCode());
		System.out.println(singleton2.hashCode());
	}

}

class Singleton{
	
	// 1. 构造器私有化,外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	// 2. 在本类内部创建对象实例
	private static Singleton singleton ;
	
	// 3. 对外提供一个公用的静态方法,当时用该方法时,才创建
	// 加入同步处理的代码块
	public static Singleton getSingleton() {
		if(singleton == null ) {
			synchronized(Singleton.class) {
				singleton = new Singleton();
			}
		}
		return  singleton ;
	}
	
}

双重检查

代码演示

public class SingletonTest {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
		Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
		System.out.println(singleton1==singleton2);
		System.out.println(singleton1.hashCode());
		System.out.println(singleton2.hashCode());
	}

}


class Singleton{
	
	// 1. 构造器私有化,外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	// 2. 在本类内部创建对象实例
	private volatile static Singleton singleton ;
	
	// 3. 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 Singleton getSingleton() {
		if(singleton == null ) {
			synchronized(Singleton.class) {
				if(singleton == null ) {
					singleton = new Singleton();
				}
			}
		}
		return  singleton ;
	}
	
}

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
  4. 结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模

静态内部类

代码演示:

public class 静态内部类 {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
		Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
		System.out.println(singleton1==singleton2);
		System.out.println(singleton1.hashCode());
		System.out.println(singleton2.hashCode());
	}

}

// 静态内部类完成, 推荐使用
class Singleton{
	
	// 1. 构造器私有化,外部不能new
	private Singleton() {
		
	}
	
	// 静态内部类,内部存在静态属性 SINGLETON
	private static class SingletonInstance{
		private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();
	}
	
	public static Singleton getSingleton() {
		return SingletonInstance.SINGLETON;
	}
	
}

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. 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
  5. 结论:推荐使用

枚举

代码演示

public class 枚举 {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Singleton singleton1 = Singleton.INSTANCE;
		Singleton singleton2 = Singleton.INSTANCE;
		System.out.println(singleton1==singleton2);
		System.out.println(singleton1.hashCode());
		System.out.println(singleton2.hashCode());
		
		singleton1.sayOK();
	}

}

enum Singleton{
	INSTANCE;
	public void sayOK() {
		System.out.println("OK~");
	}
}

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
  3. 结论:推荐使用

单例模式在 JDK 应用的源码分析

单例模式在 JDK 应用的源码分析

  1. 我们 JDK 中,java.lang.Runtime 就是经典的单例模式(饿汉式)
  2. 代码分析+Debug 源码+代码说明

在这里插入图片描述

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
    线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
  3. 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式
  4. 结论:推荐使用

单例模式在 JDK 应用的源码分析

单例模式在 JDK 应用的源码分析

  1. 我们 JDK 中,java.lang.Runtime 就是经典的单例模式(饿汉式)
  2. 代码分析+Debug 源码+代码说明

[外链图片转存中…(img-totY8KEa-1724669119848)]

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,System,面试,单例,println,2.1,singleton1,out
From: https://blog.csdn.net/u013559614/article/details/141570981

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