單例模式
1.定義
確保某一個類只有一個實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個系統(tǒng)提供這個實(shí)例
餓漢式單例模式
public class Singleton {
private static final Singleton singleton = new Singleton();
// 構(gòu)造器私有化，限制產(chǎn)生多個對象
private Singleton() {}
// 對外提供靜態(tài)方法獲取實(shí)例對象
public static Singleton getInstence() {
return singleton;
}
}
2.應(yīng)用
2.1優(yōu)點(diǎn)
- 由于單例模式在內(nèi)存中只有一個實(shí)例，減小了內(nèi)存開支。特別在一個對象需要頻繁的創(chuàng)建銷毀時(shí)，創(chuàng)建銷毀時(shí)性能無法優(yōu)化，此時(shí)的優(yōu)勢非常明顯
- 由于單例模式只生成一個實(shí)例，減少了系統(tǒng)的性能開銷。當(dāng)一個對象需要產(chǎn)生較多的資源時(shí)，如讀取配置，產(chǎn)生其它以來對象，可以通過在應(yīng)用啟動時(shí)直接產(chǎn)生一個單例對象，然后永久駐留內(nèi)存的方式解決（JavaEE中采用單例模式時(shí)需要注意JVM的垃圾回收機(jī)制）
- 單例模式可以避免對同一資源的多重占用，例如寫文件操作
2.2缺點(diǎn)
- 單例模式一般沒有接口，擴(kuò)展性差
- 單例模式不利于測試。在并行開發(fā)環(huán)境中，若單例模式?jīng)]有完成，不能進(jìn)行測試
2.3使用場景
- 生成唯一序列號的環(huán)境
- 在整個項(xiàng)目中需要一個共享訪問點(diǎn)或共享數(shù)據(jù)。如一個Web頁面上的計(jì)數(shù)器，使用單例模式保持計(jì)數(shù)器的值，并確保是線程安全的
- 創(chuàng)建一個對象時(shí)需要消耗的資源過多，如訪問IO和數(shù)據(jù)庫等資源
- 需要定義大量的靜態(tài)常量和靜態(tài)方法（如工具類）的環(huán)境
2.4注意事項(xiàng)
在該并發(fā)情況下，需要注意單例模式的線程同步問題。單例模式有幾種不同的實(shí)現(xiàn)方式，餓漢式單例模式不會產(chǎn)生多實(shí)例的情況，以下方式則需要考慮線程同步問題
懶漢式單例模式
public class Singleton {
private static final Singleton singleton = null;
// 構(gòu)造器私有化，限制產(chǎn)生多個對象
private Singleton() {}
// 對外提供靜態(tài)方法獲取實(shí)例對象
public static Singleton getInstence() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
懶漢式單例模式在低并發(fā)情況下尚不會出現(xiàn)問題，若系統(tǒng)壓力增大，并發(fā)量增加時(shí)可能在內(nèi)存中存在多個實(shí)例。如一個線程A執(zhí)行到singleton = new Singleton();但還沒有獲得到對象，此時(shí)對象初始化未完成，第二個線程B執(zhí)行到if (singleton == null) {那么線程B判斷條件也為true，于是繼續(xù)執(zhí)行下去，則A和B各獲得一個對象。
解決單例模式線程不安全的方法，可以在getInstence方法前或方法內(nèi)加synchronized關(guān)鍵字來實(shí)現(xiàn)，建議采用餓漢式單例模式。
3.擴(kuò)展
有上限的多例模式：產(chǎn)生固定數(shù)量對象的模式
public class Singleton {
// 定義最多能產(chǎn)生的實(shí)例數(shù)量
private static int maxNumOfInstance = 2;
// 定義一個列表容納所有實(shí)例
private static List<Singleton> singletonList = new ArrayList<>();
// 定義當(dāng)前對象實(shí)例的序號
private static int countNumOfInstance = 0;
// 產(chǎn)生所有的對象
static {
for (int i = 0; i < maxNumOfInstance; i++) {
singletonList.add(new Singleton())
}
}
private Singleton() {}
public static Singleton getInstence() {
Random random = new Random();
countNumOfInstance = random.nextInt(maxNumOfInstance);
return singletonList.get(countNumOfInstance);
}
}
考慮到線程安全問題可以使用Vector來代替。采用有上限的多例模式，可以在設(shè)計(jì)時(shí)決定內(nèi)存中有多少個實(shí)例，方便系統(tǒng)擴(kuò)展，修正單例可能存在的性能問題，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。如讀取文件，可以在系統(tǒng)啟動時(shí)完成初始化工作，在內(nèi)存中啟動固定數(shù)量的Reader實(shí)例。
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