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設(shè)計(jì)模式(一)——Java單例模式(代碼+源碼分析)

 新進(jìn)小設(shè)計(jì) 2021-05-07

 

1)單例模式保證了 系統(tǒng)內(nèi)存中該類(lèi)只存在一個(gè)對(duì)象,節(jié)省了系統(tǒng)資源,對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建銷(xiāo)毀的對(duì)象,使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能
2)當(dāng)想實(shí)例化一個(gè)單例類(lèi)的時(shí)候,必須要記住使用相應(yīng)的獲取對(duì)象的方法,而不是使用 new
3)單例模式使用的場(chǎng)景:需要頻繁的進(jìn)行創(chuàng)建和銷(xiāo)毀的對(duì)象、創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過(guò)多或耗費(fèi)資源過(guò)多(即:重量級(jí)對(duì)象),但又經(jīng)常用到的對(duì)象、工具類(lèi)對(duì)象、頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)或文件的對(duì)象(比如數(shù)據(jù)源、session 工廠等)

 

 

單例設(shè)計(jì)模式八種方式

 

1)餓漢式(靜態(tài)常量)
2)餓漢式(靜態(tài)代碼塊)
3)懶漢式(線(xiàn)程不安全)
4)懶漢式(線(xiàn)程安全,同步方法)
5)懶漢式(線(xiàn)程安全,同步代碼塊)
6)雙重檢查
7)靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)
8)枚舉

 

1 餓漢式(靜態(tài)常量)

1)構(gòu)造器私有化 (防止 new )
2)類(lèi)的內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象
3)向外暴露一個(gè)靜態(tài)的公共方法。getInstance
4)代碼實(shí)現(xiàn)
class Singleton{
    // 1 私有化構(gòu)造器
    private Singleton() {
        
    }
    // 2 new 對(duì)象
    private final static Singleton S = new Singleton();
    // 如果是public的話(huà),對(duì)象會(huì)被改變
    // 所以定義一個(gè)getting方法,只能得到改對(duì)象
//    public final static Singleton S = new Singleton();
    
    // 3 返回對(duì)象
    public static Singleton getInstance() {
        return S;
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

 

1)優(yōu)點(diǎn):這種寫(xiě)法比較簡(jiǎn)單,就是在類(lèi)裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化。避免了線(xiàn)程同步問(wèn)題。
2)缺點(diǎn):在類(lèi)裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化,沒(méi)有達(dá)到 Lazy Loading 的效果。如果從始至終從未使用過(guò)這個(gè)實(shí)例,則會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)

3)這種方式基于 classloder 機(jī)制避免了多線(xiàn)程的同步問(wèn)題,不過(guò),instance 在類(lèi)裝載時(shí)就實(shí)例化,在單例模式中大多數(shù)都是調(diào)用 getInstance 方法,
但是導(dǎo)致類(lèi)裝載的原因有很多種,因此不能確定有其他的方式(或者其他的靜態(tài)方法)導(dǎo)致類(lèi)裝載,這時(shí)候初始化 instance 就沒(méi)有達(dá)到 lazy loading 的效果
4)結(jié)論:這種單例模式可用,可能造成內(nèi)存浪費(fèi)

 

2 餓漢式(靜態(tài)代碼塊)

class Singleton{
    // 1 私有化構(gòu)造器
    private Singleton() {
        
    }
    // 2 new 對(duì)象
    private final static Singleton S;
  // 靜態(tài)代碼塊內(nèi)賦值
  static{
    S = new Singleton();
  }
// 如果是public的話(huà),對(duì)象會(huì)被改變 // 所以定義一個(gè)getting方法,只能得到改對(duì)象   // public final static Singleton S = new Singleton(); // 3 返回對(duì)象 public static Singleton getInstance() { return S; } }

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

 

1)這種方式和上面的方式其實(shí)類(lèi)似,只不過(guò)將類(lèi)實(shí)例化的過(guò)程放在了靜態(tài)代碼塊中,也是在類(lèi)裝載的時(shí)候,就執(zhí)行靜態(tài)代碼塊中的代碼,初始化類(lèi)的實(shí)例。優(yōu)缺點(diǎn)和上面是一樣的。
2)結(jié)論:這種單例模式可用,但是可能造成內(nèi)存浪費(fèi)

 

3 懶漢式(線(xiàn)程不安全)

class Singleton{
    // 1 私有化構(gòu)造器
    private Singleton() {
        
    }
    private static Singleton s = null;
    
    // 3 返回對(duì)象
    public static Singleton getInstance() {
        if(s == null)
            s = new Singleton();
        return s;
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

1)起到了 Lazy Loading 的效果,但是只能在單線(xiàn)程下使用。
2)如果在多線(xiàn)程下,一個(gè)線(xiàn)程進(jìn)入了 if (singleton == null)判斷語(yǔ)句塊,還未來(lái)得及往下執(zhí)行,另一個(gè)線(xiàn)程也通過(guò)了這個(gè)判斷語(yǔ)句,這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例。所以在多線(xiàn)程環(huán)境下不可使用這種方式
3)結(jié)論:在實(shí)際開(kāi)發(fā)中,不要使用這種方式.

4 懶漢式(線(xiàn)程安全,同步方法)

class Singleton{
    // 1 私有化構(gòu)造器
    private Singleton() {
        
    }
    private static Singleton s = null;
    
    // 3 返回對(duì)象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(s == null)
            s = new Singleton();
        return s;
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

1)解決了線(xiàn)程安全問(wèn)題
2)效率太低了,每個(gè)線(xiàn)程在想獲得類(lèi)的實(shí)例時(shí)候,執(zhí)行 getInstance()方法都要進(jìn)行同步。而其實(shí)這個(gè)方法只執(zhí)行一次實(shí)例化代碼就夠了,后面的想獲得該類(lèi)實(shí)例,直接 return 就行了。方法進(jìn)行同步效率太低
3)結(jié)論:在實(shí)際開(kāi)發(fā)中,不推薦使用這種方式

5 懶漢式(線(xiàn)程安全,同步代碼塊)

 

 

 

 

不推薦使用

 

6  雙重檢查

class Singleton{
    // 1 私有化構(gòu)造器
    private Singleton() {}
    private static volatile Singleton s = null;//volatile 防止指令重排
    // 3 返回對(duì)象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(s == null)
            synchronized (Singleton.class) {
                if(s == null) {
                    s = new Singleton();
                }
            }
        return s;
    }
}

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

1)Double-Check 概念是多線(xiàn)程開(kāi)發(fā)中常使用到的,如代碼中所示,我們進(jìn)行了兩次 if (singleton == null)檢查,這樣就可以保證線(xiàn)程安全了。
2)這樣,實(shí)例化代碼只用執(zhí)行一次,后面再次訪問(wèn)時(shí),判斷 if (singleton == null),直接 return 實(shí)例化對(duì)象,也避免的反復(fù)進(jìn)行方法同步.
3)線(xiàn)程安全;延遲加載;效率較高
4)結(jié)論:在實(shí)際開(kāi)發(fā)中,推薦使用這種單例設(shè)計(jì)模式

7 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)

 

class Singleton{
    // 1 私有化構(gòu)造器
    private Singleton() {}
    // 2 new 對(duì)象
    
    private static class SingletonInstance{
        private final static Singleton S = new Singleton();
    }
    // 3 返回對(duì)象
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.S;
    }
}

 

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

1)這種方式采用了類(lèi)裝載的機(jī)制來(lái)保證初始化實(shí)例時(shí)只有一個(gè)線(xiàn)程。

2)靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)方式在 Singleton 類(lèi)被裝載時(shí)并不會(huì)立即實(shí)例化,而是在需要實(shí)例化時(shí),調(diào)用 getInstance 方法,才會(huì)裝載 SingletonInstance 類(lèi),從而完成 Singleton 的實(shí)例化。
3)類(lèi)的靜態(tài)屬性只會(huì)在第一次加載類(lèi)的時(shí)候初始化,所以在這里,JVM 幫助我們保證了線(xiàn)程的安全性,在類(lèi)進(jìn)行初始化時(shí),別的線(xiàn)程是無(wú)法進(jìn)入的。
4)優(yōu)點(diǎn):避免了線(xiàn)程不安全,利用靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)延遲加載,效率高
5)結(jié)論:推薦使用.

 

8 枚舉

 

enum Singleton{
    INSTANCE;
    public Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

 

優(yōu)缺點(diǎn)說(shuō)明:

1)這借助 JDK1.5 中添加的枚舉來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式。不僅能避免多線(xiàn)程同步問(wèn)題,而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象。
2)這種方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch  提倡的方式
3)結(jié)論:推薦使用

單例模式在 JDK  應(yīng)用的源碼分析

 

1) 我們 JDK 中,java.lang.Runtime 就是經(jīng)典的單例模式(餓漢式)

 

2) 代碼分析+Debug 源碼+代碼說(shuō)明

 

 

 

單例模式注意事項(xiàng)和細(xì)節(jié)說(shuō)明

 

1)單例模式保證了 系統(tǒng)內(nèi)存中該類(lèi)只存在一個(gè)對(duì)象,節(jié)省了系統(tǒng)資源,對(duì)于一些需要頻繁創(chuàng)建銷(xiāo)毀的對(duì)象,使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能
2)當(dāng)想實(shí)例化一個(gè)單例類(lèi)的時(shí)候,必須要記住使用相應(yīng)的獲取對(duì)象的方法,而不是使用 new
3)單例模式使用的場(chǎng)景:需要頻繁的進(jìn)行創(chuàng)建和銷(xiāo)毀的對(duì)象、創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過(guò)多或耗費(fèi)資源過(guò)多(即:重量級(jí)對(duì)象),但又經(jīng)常用到的對(duì)象、工具類(lèi)對(duì)象、頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)或文件的對(duì)象(比如數(shù)據(jù)源、session 工廠等)

 

 

 

 

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