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设计模式--单例模式

林贤钦
2020-04-28 / 0 评论 / 9 点赞 / 628 阅读 / 0 字
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本文最后更新于 2020-05-09,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

创建型模式:单例模式,工厂方法,抽象工厂,原型模式,建造者模式

单例模式

所谓类的单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个软件系统中,对某个类,只能存在一个对象的实例,并且该类只提供一个获取其对象实例的方法(静态方法)。

单例模式注意事项和细节说明

  • 单例类只有一个实例

  • 构造方法是私有的

  • 单例类必须自己创建自己的唯一实例

  • 单例类必须给所有其他对象提供这一实例

  • 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

  • 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相对应的获取对象的方法,而不是使用new

单例模式使用场景:

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)

单例模式的八种模式

饿汉式(静态常量 )饿汉式(静态代码块)
懒汉式(线程不安全)懒汉式(线程安全,同步方法)
懒汉式(线程安全,同步代码块)双重检查
静态内部类枚举

1、饿汉式(静态常量 )

class Singleton {
    //1.构造器私有化
    private Singleton() {}
    
    //2.本来内部创建对象实例
    private  final  static  Singleton instance = new Singleton();

    //3. 提供一个共有的静态方法,放回实例对象
    public  static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

Ø 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

2、饿汉式(静态代码块)

public class Singleton2 {
    //构造器私有化
    private Singleton2() {}

    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton2 instance;

    //3. 在静态代码块中,创建单例对象
    static {
        instance = new Singleton2();
    }
    
    //4. 提供一个共有的静态方法,放回实例对象
    public static Singleton2 getInstance() {
        return instance;
    }
}

Ø 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

3、懒汉式(线程不安全)

public class Singleton {
    //1.构造方法私有化
    private  Singleton(){}
    //2.本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance;
    //提供一个静态的公有方法,当使用到该方法时,才去创建 instance
    public  static Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return  instance;
    }
}

Ø 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.

4、懒汉式(线程安全,同步方法)

public class  Singleton2{
    private static Singleton2 instance;

    private Singleton2() {}

    //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
    public static synchronized Singleton2 getInstance() { if(instance == null) {
        instance = new Singleton2();
    }
        return instance;
    }
}

Ø 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

  3. 结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式

5、懒汉式(线程安全,同步代码块)

public class Singleton3 {
    private static Singleton3 instance;

    private Singleton3() {
    }

    public static  Singleton3 getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance= new Singleton3();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
  1. 这种方式,本意是想对第四种实现方式的改进,因为前面同步方法效率太低, 改为同步产生实例化的的代码块

  2. 但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一 致,假如一个线程进入了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

  3. 结论:在实际开发中,不能使用这种方式

6、双重检查

public class Singleton4 {
    private volatile static Singleton4 instance;

    private Singleton4() {
    }
    
    //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 Singleton4 getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) 
                    instance = new Singleton4();
            }
        }
        return instance;
    }
}

Ø 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式

7、静态内部类

// 静态内部类完成, 推荐使用
public class Singleton5 {

    //构造器私有化
    private Singleton5() {
    }

    //写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 S
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton5 INSTANCE = new Singleton5();
    }

    //提供一个静态的公有方法,直接返回 SingletonInstance.INSTANCE 
    public static synchronized Singleton5 getInstance() {

        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

Ø 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,效率高

  5. 结论:推荐使用.

8、枚举

//使用枚举,可以实现单例, 推荐
public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

Ø 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

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