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设计模式之单例模式

单例模式的作用
保证在Java应用程序中,一个类Class只有一个实例存在。 使用单例模式还可以节省内存,有利于Java垃圾回收。

单例模式的意义
有些对象我们只需要一个,如线程池,缓存,硬件设备等如果存在多个实例会有造成冲突,结果不一致性的问题。
很多无状态对象我们希望通过使用单例,来节省资源,如Spring框架管理bean默认使用单例模式。
单例模式的实现原理
私有构造
提供全局访问点
经典单例模式
public class Singleton {
//定义一个静态变量存储当前类的对象
private static Singleton uniqueInstance = null;
//私有化构造方法
private Singleton() {}
//定义一个静态方法返回类的对象
public static Singleton getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}

分析:在单线程情况下经典单例模式没有什么问题,且实现简单。但是,在多线程的情况下会出现问题,当有两个线程都执行了if(uniqueInstance==null) 发现为空,然后各自创建了一个对象,就会出现问题.

单例模式的改进
懒汉式
public class Singleton {
//定义一个静态变量存储当前类的对象
private static Singleton uniqueInstance = null;
//私有化构造方法
private Singleton(){}
//定义一个静态方法返回类的对象
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}

使用同步关键字可以保证单例,但会消耗较多资源,在获取单例对象操作很少的应用场景中,这种方法也可以使用,但如果应用中需要频繁获取单例对象时,使用同步关键字方式会极大的降低运行效率。

饿汉式
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return uniqueInstance ;
}
}
优点:没有加锁,执行效率高。
缺点:类加载时就初始化,浪费内存。

双检锁/双重校验锁
public class Singleton {
private volatile static Singleton uniqueInstance ;
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (uniqueInstance == null) {
//实例化对象时,通过类锁保证线程安全
synchronized (Singleton.class) {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
}
}
return uniqueInstance ;
}
}
*注意:uniqueInstance 必须使用 volatile修饰,否则在重排序情况下,有可能访问到一个还未初始化的对象。使用volatile修饰后,这种情况的重排序将被禁止。
这种方式采用双锁机制,线程安全,且在多线程情况下能保持高性能。getInstance() 的性能对应用程序很关键。

登记式/静态内部类
描述:这种方式能达到和双检锁方式一样的效果,且实现更简单。无需对静态域使用延迟初始化时,应考虑使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

public class Singleton {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}

这种方式利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,它跟饿汉式不同的是,饿汉式式只要 Singleton 类被装载了,那么 instance 就会被实例化,因此,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,只有通过显式调用 getInstance 方法时,才会显式装载 SingletonHolder 类,从而实例化 instance。

单例模式使用总结
一般情况下,不建议使用同步关键字实现的懒汉式单例,推荐使用饿汉式。只有在明确需要实现 lazy loading 效果时,才会使用登记式。如果有其他特殊需求,也可以考虑使用双检锁方式。

本文转载自博客园,原文链接:https://www.cnblogs.com/xwy6/p/11409119.html

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