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单例模式介绍:懒汉和饿汉代码

更新时间:2020-08-24 来源:黑马程序员 浏览量:

单例模式(Singleton Pattern)顾名思义就是只有一个实例,是一种常用的软件设计模,设计模式属于创建型模式它提供了一种创建对象的最佳方式,但是在Java中要用好单例模式,并不是一件简单的事。在整个系统中,单例类只能有一个实例对象,且需要自行完成示例,并始终对外提供同一实例对象。

注意:

1、单例类只能有一个实例。

2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。

3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

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单例模式介绍

意图:保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。

主要解决:一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用:当您想控制实例数目,节省系统资源的时候。

如何解决:判断系统是否已经有这个单例,如果有则返回,如果没有则创建。

关键代码:构造函数是私有的。

单例模式的优缺点

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。

缺点:

不适用于变化频繁的对象;

滥用单例将带来一些负面问题,如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类,可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出;

如果实例化的对象长时间不被利用,系统会认为该对象是垃圾而被回收,这可能会导致对象状态的丢失;

单例模式使用场景

如果我们在代码中需要一个全局类,我们可以让它变成一个单例。例如,我们在系统的多个地方需要读取一个配置文件,我们并不需要每次都去new一个实例,然后去读文件,只需要维护一个全局的Config类,并且每次使用的时候校验下文件是否变更即可。依赖可以减少类的创建跟销毁的时候的开销,二来也减少了读取文件的次数。又如我们需要维护一个计数器,我们当然不想每次统计的时候都穿透去写DB,我们可以先写到内存当中。还有,在程序开发中,我们常常运用到各种池化技术,我们可以将线程池,连接池作为一个单例,统一进行分配跟管理


使用单例模式时注意事项

单例模式在多线程的应用场合下必须小心使用。如果当唯一实例尚未创建时,有两个线程同时调用创建方法,那么它们同时没有检测到唯一实例的存在,从而同时各自创建了一个实例,这样就有两个实例被构造出来,从而违反了单例模式中实例唯一的原则。解决这个问题的办法是为指示类是否已经实例化的变量提供一个互斥锁(虽然这样会降低效率)。

单例模式的五种写法

单例模式有很多种写法,但是有些写法在特定的场景下,尤其是多线程条件下,无法满足实现单一实例对象的要求,从而导致错误。下面我们来介绍单例模式的五种写法。

1、懒汉式

懒汉式,顾名思义就是实例在用到的时候才去创建,“比较懒”,用的时候才去检查有没有实例,如果有则返回,没有则新建。有线程安全和线程不安全两种写法,区别就是synchronized关键字。

优点:获取对象的速度快,线程安全(因为虚拟机保证只会装载一次,在装载类的时候是不会发生并发的)

缺点:耗内存(若类中有静态方法,在调用静态方法的时候类就会被加载,类加载的时候就完成了单例的初始化,拖慢速度)。

代码演示:

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}


2、饿汉式

饿汉式,从名字上也很好理解,就是“比较勤”,实例在初始化的时候就已经建好了,不管你有没有用到,都先建好了再说。

优点:单例只有在使用时才被实例化,一定程度上节约了资源

缺点:加入synchronized关键字,造成不必要的同步开销。不建议使用。

代码演示:

// 懒汉式单例
public class Singleton2 {
 
    // 指向自己实例的私有静态引用
    private static Singleton2 singleton2;
 
    // 私有的构造方法
    private Singleton2(){}
 
    // 以自己实例为返回值的静态的公有方法,静态工厂方法
    public static Singleton2 getSingleton2(){
        // 被动创建,在真正需要使用时才去创建
        if (singleton2 == null) {
            singleton2 = new Singleton2();
        }
        return singleton2;
    }
}


3、双检锁

双检锁,又叫双重校验锁,综合了懒汉式和饿汉式两者的优缺点整合而成。看上面代码实现中,特点是在synchronized关键字内外都加了一层 if 条件判断,这样既保证了线程安全,又比直接上锁提高了执行效率,还节省了内存空间。

优点:线程安全;延迟加载;效率较高。

代码演示:

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}


4、静态内部类

静态内部类的方式效果类似双检锁,但实现更简单。但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。

优点:避免了线程不安全,延迟加载,效率高。

代码演示:

//阻止发生派生,而派生可能会增加实例
public sealed class Singleton{
    //在第一次引用类的任何成员时创建实例,公共语言运行库负责处理变量初始化
    private static readonly Singleton instance=new Singleton();
    
    private Singleton() { }
    public static Singleton GetInstance(){
        return instance;
    }
}


5、枚举

枚举的方式是比较少见的一种实现方式,但是看上面的代码实现,却更简洁清晰。并且她还自动支持序列化机制,绝对防止多次实例化。

优点

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。

缺点

当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获取对象的方法,而不是使用new,可能会给其他开发人员造成困扰,特别是看不到源码的时候。

代码演示:

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


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