单例模式

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-03 00:19:01

单例模式是比较常见的设计模式。

是一种常用的软件设计模式,在它的核心结构中值包含一个被称为单例的特殊类。一个类只有一个实例,即一个类只有一个对象实例。

单例模式的优点

  我们从单例模式的定义和实现,可以知道单例模式具有以下几个优点:

  • 在内存中只有一个对象,节省内存空间;

  • 避免频繁的创建销毁对象,可以提高性能;

  • 避免对共享资源的多重占用,简化访问;

  • 为整个系统提供一个全局访问点。

  • 有状态的工具类对象;
  • 频繁访问数据库或文件的对象;

单例模式的使用场景

  由于单例模式具有以上优点,并且形式上比较简单,所以是日常开发中用的比较多的一种设计模式,其核心在于为整个系统提供一个唯一的实例,其应用场景包括但不仅限于以下几种:

  • 有状态的工具类对象;
  • 频繁访问数据库或文件的对象;

1.第一种(懒汉式):

public class Singleton(){      public static Singleton sInstance = null;     //构造函数声明为private,是阻止外部实例化这个类。因为默认无参数构造方法是public的。      private Singleton(){     }      public static Singleton getInstance(){      if  (sInstance == null ) {               sInstance = new Singleton();         }          return sInstatce;      }      private void getValue(){          System.out.println("this is the easy singleton!");      }  } 

在其他类里使用:

mSingleton.getValue();

这个写法缺点:

特点

缺点:单线程使用是没问题的,但是我们的web开发都是需要并发的,所以这个代码适用场景较小,线程不安全

第二种(懒汉式)

public class Singleton1 () {      public static Singleton1 sInstance = null;      public Singleton1 () {     }     public static Synchronized Singleton1 getInstance () {          if (sInstance == null) {              sInstance = new Singleton1();           }           return sInstance;      }  }

这种写法在getInstance()方法中加入了synchronized锁。能够在多线程中很好的工作,而且看起来它也具备很好的lazy loading(延迟加载),但是效率很低(因为锁),并且大多数情况下不需要同步。

第三种 (饿汉式):

public class Singleton3(){      public static Singleton3 sInstance = new Singleton3();      private Singleton3() {           //构造函数声明为private,是阻止外部实例化这个类。因为默认无参数构造方法是public的。      }      public static Singleton3 getInstance() {          return sInstance;      }  }

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,这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果

2.第四种(恶汉式,):

public class Singleton1(){      public static Singleton1 sInstance = null;      static {       //在构造函数前就进行实例化          sInstance = new Singleton1();      }      private Singleton1() {           //构造函数声明为private,是阻止外部实例化这个类。因为默认无参数构造方法是public的。      }      public static Singleton1 getInstance() {          return sInstance;      }  }

都是在类初始化中即实例化sInstance.

优点

缺点:不是延迟加载的,当构造这样的单例非常重量级,但是这个单例可能很久也用不到一次的时候比较受伤。(这样的场景比较少)(意思是占用内存)


第五种(静态内部类):

public class Singleton5(){      public static class SingletonHolder(){          private static sInstance = null;          static {              sInstance = new Singleton5();          }      }      public Singleton5(){          //构造函数声明为private,是阻止外部实例化这个类。因为默认无参数构造方法是public的。      }      public static Singleton5 getInstance() {          return SingletonHolder.sInstance;      }      public static final void main (String[] args) {            System.out.prinln("do anything");      }  }

这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程,它跟第三种和第四种方式不同的是(很细微的差别):第三种和第四种方式是只要Singleton类被装载了,那么instance就会被实例化(没有达到lazy loading效果),而这种方式是Singleton类被装载了,instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用,只有显示通过调用getInstance方法时,才会显示装载SingletonHolder类,从而实例化instance。想象一下,如果实例化instance很消耗资源,我想让他延迟加载,另外一方面,我不希望在Singleton类加载时就实例化,因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载,那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候,这种方式相比第三和第四种方法就显得更合理。

第六种(枚举)

enum Singleton6{        sInstance;        public void getInstatnce() {           System.out.println("something");       }   }

它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。如果用枚举去实现一个单例,这样的加载有点类似于饿汉模式.



3.防止反射攻击。(因为enum实际上是abstract的)

第七种(double check locked)

public class Singleton7 () {      public static volatile Singleton7 sInstance = null;     public Singleton7 () {     }    public static Singleton7 getInstance () {         if (sInstance == null) {              Synchronized(Singleton7.class){                 if (sInstance == null) {                     sInstance = new Singleton7();                           }                    }          }          return sInstance;     } }

双重检查锁定(DCL),若没有volatile 修饰,有因为内存模型的问题,会存在指令重排的问题。

增加了volatile修饰后:



规则1可以确保外层null检查要么看到的是null,要么看到的是一个构造完整的对象,规则2可以解决之前浪费的问题。


问题点1:

单例模式唯一实现为什么必须要静态?

单例模式实现过程:

1.构造方法进行私有化修饰,防止直接被创建实例

public abstract class Enum<E extends Enum<E>>         implements Comparable<E>, Serializable {  ・・・・  /**      * prevent default deserialization      */     private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException,         ClassNotFoundException {         throw new InvalidObjectException("can't deserialize enum");     }      private void readObjectNoData() throws ObjectStreamException {         throw new InvalidObjectException("can't deserialize enum");     } }

一般情况下,单例类实现了序列化接口,readObject会一直返回新的对象,会破坏单例,所以可以在类中实现如下方法:

//readResolve to prevent another instance of Singleton     private Object readResolve(){         return INSTANCE;     }

问题3:

为什么枚举单例可以线程安全?

根据反编译枚举单例的代码来看,创建对象是在静态代码块中实现,静态代码快会在类创建初始化时就执行,可以保证安全.

文章来源: 单例模式
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