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JAVA设计模式--单例模式
特点
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单例类只能有一个实例。
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单例类必须自己创建自己的唯一实例。
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单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。
单例设计模式
Singleton是一种创建型模式,指某个类采用Singleton模式,则在这个类被创建后,只可能产生一个实例供外部访问,并且提供一个全局的访问点。
核心知识点如下:
(1) 将采用单例设计模式的类的构造方法私有化(采用private修饰)。
(2) 在其内部产生该类的实例化对象,并将其封装成private static类型。
(3) 定义一个静态方法返回该类的实例。
方法一:
1 /** 2 * 3 * 单例模式的实现:饿汉式,线程安全 但效率比较低 4 */ 5 public class SingletonTest { 6 7 // 定义一个私有的构造方法 8 private SingletonTest() { 9 } 10 11 // 将自身的实例对象设置为一个属性,并加上Static和final修饰符 12 private static final SingletonTest instance = new SingletonTest(); 13 14 // 静态方法返回该类的实例 15 public static SingletonTest getInstancei() { 16 return instance; 17 } 18 19 }
优点是:写起来比较简单,而且不存在多线程同步问题,避免了synchronized所造成的性能问题;
缺点是:当类SingletonTest被加载的时候,会初始化static的instance,静态变量被创建并分配内存空间,
从这以后,这个static的instance对象便一直占着这段内存(即便你还没有用到这个实例),当类被卸载时,静态变量被摧毁,并释放所占有的内存,因此在某些特定条件下会耗费内存。
方法二:
1 /** 2 *方法二 3 * 单例模式的实现:饱汉式,非线程安全 4 * 5 */ 6 public class SingletonTest { 7 8 // 定义私有构造方法(防止通过 new SingletonTest()去实例化) 9 private SingletonTest() { 10 } 11 12 // 定义一个SingletonTest类型的变量(不初始化,注意这里没有使用final关键字) 13 private static SingletonTest instance; 14 15 // 定义一个静态的方法(调用时再初始化SingletonTest,但是多线程访问时,可能造成重复初始化问题) 16 public static SingletonTest getInstance() { 17 if (instance == null) 18 instance = new SingletonTest(); 19 return instance; 20 } 21 }
优点是:写起来比较简单,当类SingletonTest被加载的时候,静态变量static的instance未被创建并分配内存空间,当getInstance方法第一次被调用时,
初始化instance变量,并分配内存,因此在某些特定条件下会节约了内存;
缺点是:并发环境下很可能出现多个SingletonTest实例。
方法三:(方法二的简单优化)
1 /** 2 *方法三 3 * 单例模式的实现:饱汉式,线程安全简单实现 4 * 5 */ 6 public class SingletonTest { 7 8 // 定义私有构造方法(防止通过 new SingletonTest()去实例化) 9 private SingletonTest() { 10 } 11 12 // 定义一个SingletonTest类型的变量(不初始化,注意这里没有使用final关键字) 13 private static SingletonTest instance; 14 15 // 定义一个静态的方法(调用时再初始化SingletonTest,使用synchronized 避免多线程访问时,可能造成重的复初始化问题) 16 public static synchronized SingletonTest getInstance() { 17 if (instance == null) 18 instance = new SingletonTest(); 19 return instance; 20 } 21 }
优点是:使用synchronized关键字避免多线程访问时,出现多个SingletonTest实例。
缺点是:同步方法频繁调用时,效率略低。
方法四:(单例模式的最佳实现。内存占用地,效率高,线程安全,多线程操作原子性)
方法四为单例模式的最佳实现。内存占用地,效率高,线程安全,多线程操作原子性。
1 /** 2 * 方法四 3 * 单例模式最优方案 4 * 线程安全 并且效率高 5 * 6 */ 7 public class SingletonTest { 8 9 // 定义一个私有构造方法 10 private SingletonTest() { 11 12 } 13 //定义一个静态私有变量(不初始化,不使用final关键字,使用volatile保证了多线程访问时instance变量的可见性,避免了instance初始化时其他变量属性还没赋值完时,被另外线程调用) 14 private static volatile SingletonTest instance; 15 16 //定义一个共有的静态方法,返回该类型实例 17 public static SingletonTest getIstance() { 18 // 对象实例化时与否判断(不使用同步代码块,instance不等于null时,直接返回对象,提高运行效率) 19 if (instance == null) { 20 //同步代码块(对象未初始化时,使用同步代码块,保证多线程访问时对象在第一次创建后,不再重复被创建) 21 synchronized (SingletonTest.class) { 22 //未初始化,则初始instance变量 23 if (instance == null) { 24 instance = new SingletonTest(); 25 } 26 } 27 } 28 return instance; 29 } 30 }
事实上,可以通过Java反射机制来实例化private类型的构造方法,此时基本上会使所有的Java单例实现失效。
JAVA设计模式--单例模式
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