java设计模式学习之单例模式

    xiaoxiao2021-03-25  146

    1.介绍

    单例对象(Singleton)是一种常用的设计模式。在Java应用中,单例对象能保证在一个JVM中,该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处: 1)、某些类创建比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的系统开销。 2)、省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力。 3)、有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统完全乱了。(比如一个军队出现了多个司令员同时指挥,肯定会乱成一团),所以只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

    Java.lang.Runtime中使用了单例模式,Java程序都有一个Runtime类的单一实例,通过Runtime.getRuntime()获取Runtime类的实例。

    2.生活化

    比如一个合唱团只能有一个指挥者,如果有多个指挥者,那么一个好好的合唱就乱了,再比如一个路口只会有一个红绿灯,保持道路畅通,如果有多个,如果多个红绿灯时间一致,那只属于浪费纳税人的钱,要是多个红绿灯的时间不一致,有的变红了,有的还是绿的,那结局就不可想象了!

    3.代码化

    3.1 饿汉式 首先想到最简单的实现,就是将构造函数私有化,写成private,从而保证其他类不能实例化,

    package com.tl.skyLine.pattern.singletonPattern; /** * Created by tl on 17/3/8. */ public class Singleton { //创建 Singleton 的一个对象 private static Singleton instance = new Singleton(); //让构造函数为 private,这样该类就不会被实例化 private Singleton() { } //获取唯一可用的对象 public static Singleton getInstance() { return instance; } }

    这个方法是最简单的实现,但是由于class类加载的时候就初始化对象,浪费内存,这种叫做饿汉式,可能是因为太饥饿,有点饥不择食的意思吧。 3.2 懒汉式,线程不安全 顾名思义,实现懒加载,在真正调用getInstance方法的时候才初始化对象,

    public class Singleton { private static Singleton instance; //让构造函数为 private,这样该类就不会被实例化 private Singleton() { } //获取唯一可用的对象,如果存在就直接获取,不存在就new出来 public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }

    这种实现方式,最大的问题就是不支持多线程,只适合在单线程的环境下使用。 3.3 懒汉式,线程安全

    public class Singleton { private static Singleton instance; //让构造函数为 private,这样该类就不会被实例化 private Singleton() { } //获取唯一可用的对象,如果存在就直接获取,不存在就new出来 public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }

    优点是第一次调用才初始化,避免了内存浪费,缺点是必须加锁 synchronized 才能保证单例,但加锁会影响效率。 3.4 双检锁/双重校验锁(DCL,即 double-checked locking) 上面的线程安全的懒汉式代码也存在一个影响性能的问题,众所周知,加锁会影响效率,不加锁多线程会不安全,但是实际中,我们要保证线程安全的仅仅只是当instance对象等于null去执行new Singleton()这一块代码,而不是每次调用getInstance方法的时候,

    public class Singleton { private volatile static Singleton instance; //让构造函数为 private,这样该类就不会被实例化 private Singleton() { } //获取唯一可用的对象,如果存在就直接获取,不存在就new出来 public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }

    这样在加锁的情况下性能就有所提升,这边多说一下synchronized (Singleton.class)与synchronized (this)的区别,开始顺手写的是synchronized (this),可惜idea报错,后来看了一下,是由于这个方法是静态的,针对的就是整个类的,而this是某个对象,这样就爆了在静态方法里调用非静态属性的错误; 3.5 静态内部类

    public class Singleton { private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } //让构造函数为 private,这样该类就不会被实例化 private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } }

    这种方式使用了JVM内部的 classloder 机制,即类的构造必须是原子性的,非并发的,保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的,因此不需要加同步块。同样static语义也要求不会有多个实例存在,这样当我们第一次调用getInstance的时候,JVM能够帮我们保证instance只被创建一次,并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕。

    综上几种方法,一般不提倡使用2,3这两种懒汉方法,建议使用第一种饿汉式,英文大多数情况是不需要使用同步的,当需要使用的懒加载和多线程的时候,建议使用方式4或者5。

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