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设计模式之单例模式深度解析

2017-01-26

单例模式是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中一个类只有一个实例。

1、为什么用到单例模式?

答:有一些对象我们只需要一个,比如说:线程池、缓存、对话框、日志对象、处理便好设置、注册表。而如果使用全局变量来实现这个功能,则有一些缺点:必须在程序已开始就创建好对象,如果这个对象非常耗费资源,而程序在这次执行的过程中又没有用到它,这样就形成了浪费。 2、如何创建单例模式?

1)经典的单例模式

public class Singleton{  
    private static singleton uniqueInstance;  
  
    private Singleton(){};//构造器私有,只有当前类才能调用构造器  
  
    public static Singleton getInstance(){  
        if(uniqueInstance==null){  
            uniqueInstance = new Singleton();  
        }  
        return uniqueInstance;  
  
    }  
  
    //其他方法  
  
}  

这个方式有个缺点,多线程访问的时候可能出现多个实例。

getInstance()方法两个线程同时进行判断,都为空;然后两个线程都会创建对象。

多线程问题

多线程问题

2)处理多线程--加锁

public class Singleton{  
    private static singleton uniqueInstance;  
  
    private Singleton(){};//构造器私有,只有当前类才能调用构造器  
  
    public static sychronized Singleton getInstance(){  
        if(uniqueInstance==null){  
            uniqueInstance = new Singleton();  
        }  
        return uniqueInstance;  
  
    }  
  
    //其他方法  
  
}  

这个方法缺点:会降低性能

同步一个方法可能造成程序执行效率降低100倍。

3)双重加锁

public class Singleton{  
    private volatile static  Singleton uniqueInstance;  
  
    private Singleton(){}//私有构造器  
  
    public static Singleton getInstance(){  
        if(uniqueInstance==null){  
            synchronized(Singleton.class){  
            if(uniqueInstance==null){  
                  
                    uniqueInstance = new Singleton();  
                }  
            }  
  
        }  
        return uniqueInstance;  
    }  
  
}  

注意:双重加锁只适用于java1.4以上(不包括1.4)的版本。

4) 内部类

//内部类  
public class Singleton{  
    private Singleton(){}  
  
    private static class SingletonHolder{  
        private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();  
    }  
  
    public static Singleton getInstance(){  
        return SingletonHolder.uniqueInstance;  
    }  
}  

当Singleton被加载时,内部类并不会被实例化,故可以确保当Singleton类被载入jvm时,不会初始化单例类,而当getInstance()方法被调用的时候才会加载内部类,从而创建uniqueinstance。同时由于实例的建立是在类加载时完成的,天生对多线程友好。

优点:延迟加载,线程安全,省略synchrozined开销,代码少。

5)最牛--枚举类型

public enum Singleton{  
    instance;  
  
    Singleton(){};  
  
    public static void main(String []args){  
        Singleton sole = Singleton.instance;  
          
    }  
}  

这个方法无偿提供了序列化机制,绝对防止多次实例化,即使在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候。

参考:《Head first 设计模式》

单例模式(饿汉,懒汉,双重锁,内部类实现):面试必备


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