设计模式-单例模式

发布于 2022-8-4 15:29
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单例模式(Singleton)也叫单态模式,是设计模式中最为简单的一种模式,甚至有些模式大师都不称其为模式,称其为一种实现技巧,因为设计模式讲究对象之间的关系的抽象,而单例模式只有自己一个对象,也因此有些设计大师并把把其称为设计模式之一。

使用场景
许多时候整个系统只需要拥有一个全局对象,这样有利于我们协调系统整体的行为。实际场景又哪些?如下

  1. Windows的Task Manager(任务管理器)就是很典型的单例模式。我们是不能打开两个 windows task manager。
  2. windows的Recycle Bin(回收站)也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中,回收站一直维护着仅有的一个实例。
  3. 网站的计数器,通常采用单例模式实现,否则难以同步。
  4. 应用程序的日志应用,一般都何用单例模式实现,这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态,因为只能有一个实例去操作,否则内容不好追加。
  5. Web应用的配置对象的读取,一般也应用单例模式,这个是由于配置文件是共享的资源。
  6. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式,这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
  7. 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池,主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗,这种效率上的损耗还是非常昂贵的,因为何用单例模式来维护,就可以大大降低这种损耗。
  8. 工具类对象。
    总结一下:单例模式一般发生在一下情况:

(1)资源共享,避免由于资源操作导致的性能或者损耗。

(2)控制资源的情况下,资源见的相互通信。如线程池。

 

基本实现思路
单例模式要求类永远只返回一个对象引用和一个获得该实例的方法(必须是静态方法,通常使用 getInstance 这个名称)。网上又很多种写法,但是有的写法是有问题的这种我就不展示了,只记住正确的。

实现思路主要以下步骤:

 ◆ 将该类的构造方法定义私有方法,这样其他地方就不能通过该类的构造方法来任意实例化该类的对象,只有通过该类提供的 getInstance 静态方法获取。
 ◆ 提供一个静态方法,如果该类持有的引用不为空则返回这个引用,否则就创建该类的实例并将实例赋值给引用。


单例模式写法

  1. 饿汉式 (静态常量)【可用】

优点:写法简单,类加载的时候就完成实例化。避免了多线程实例化的同步问题。

缺点:在类加载的时候就实例化,没有达到 Lazy Loanding 的思想。假如至始至终没有使用这个实例们就会造成内存浪费。

public class Singleton {
 
    private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
 
    private Singleton(){}
 
    public static Singleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}
  1. 懒汉式(通过同步方法)【不推荐使用】

缺点:通过 synchronized 同步实现多线程的安全问题,但是效率太低了,每个线程获取实例的时候都要同步,只需要在初始化的时候同步即可,后面可以直接 return 而不需要同步。

public class Singleton {
 
    private static Singleton singleton;
 
    private Singleton() {}
 
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}
  1. 双重检验(Double Check)【可使用】

volatile 修饰 singleton 变量,多线程初始化其他读线程立刻读取写后的数据。

优点:线程安全,也实现了延迟加载。同时效率也高,非空判断然后再同步,同步的代码块再判断非空创建。

public class Singleton {
 
    private static volatile Singleton singleton;
 
    private Singleton() {}
 
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}
  1. 静态内部类【可使用】

跟饿汉式一样通过类加载机制初始化保证只有一个线程保证安全。但是饿汉式没有实现懒加载。

静态内部类实现了懒加载,当Singleton加载时并不立即实例化 INSTANCE。而是在调用 getInstance() 方法才会 加载 SingletonHolder类从而完成 Singleton 的实例化。

优点:避免了线程安全问题,延迟加载,效率高。

public class Singleton {
 
    private Singleton() {}
 
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
 
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}
  1. 枚举 【可使用】

利用枚举特性,不仅避免多线程同步问题,还能防止序列化重新创建对象。实例就是我们的 INSTANCE

INSTANCE.method();

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void method() {
 
    }
}

 

 

文章转载自公众号:码哥字节

 

 

 

已于2022-8-4 15:29:16修改
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