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单例模式
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1.优缺点
单利模式就是在一个jvm中只能存在一个实例(不考虑反射)这样设计主要有两方面好处:
1.从jvm来说,对于频繁使用的对象,可以减去创建的时间(这对于重量级的对象,是非常客观的开销),由于new 对象的操作减少,对系统内存的使用频率降低,将会减轻GC压力,缩短GC停顿时间(摘自 java程序性能优化 --葛一鸣)。
2.从设计来讲,某些实例一个系统中本应只存在一个(逻辑上),并且只对同一对象操作,能有效的保证一致性(并发时可相应处理)。
同时也存在一些需要注意的问题:
1、由于单利模式中没有抽象层,不利于扩展,所以很多责任都是自己扛,可能会导致单例类的职责过重,在一定程度上违背了“单一职责原则”。
2.如这个实例创建过程很慢而且不一定会用到,可能需要延迟加载。
3、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,系统会认为是垃圾而被回收,这将导致对象状态的丢失。
2.实现方式
实现单例的根本是私有化构造器(在类内部创建对象),然后根据不同的场景设计获取实例的方法,下面是几种常见的实现方式。
1.饿汉式: 这种方式在类加载时就完成了初始化,所以类加载较慢,但获取对象的速度快。 基于类加载机制实现可避免多线程的同步问题,但是也不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化instance显然没有达到延迟加载的效果。
1 /** 2 * 饿汉式 3 */ 4 public class Singleton { 5 private static Singleton instance = new Singleton(); 6 private Singleton (){} 7 public static Singleton getInstance() { 8 return instance; 9 }10 }
2.懒汉式:可实现延迟加载,但是多线程下存在致命问题。
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
3.改进的懒汉式(为解决线程同步问题),最简单的方法是对getInstance方法整体加关键字synchronized,但是这种实现方式效率会至少低2个数量级。其中一种不错的改进方式是双重检查模式(DCL),这种写法在getSingleton方法中对singleton进行了两次判空,第一次是为了不必要的同步,第二次是在singleton等于null的情况下才创建实例。在这里用到了volatile关键字,在这里使用volatile会或多或少的影响性能,但考虑到程序的正确性,牺牲这点性能还是值得的。DCL优点是资源利用率高,第一次执行getInstance时单例对象才被实例化,效率高。缺点是第一次加载时反应稍慢一些,在高并发环境下也有一定的缺陷(DCL失效),虽然发生的概率很小。
1 public class Singleton { 2 private volatile static Singleton singleton; 3 private Singleton (){ 4 } 5 public static Singleton getInstance() { 6 if (instance== null) { 7 synchronized (Singleton.class) { 8 if (instance== null) { 9 instance= new Singleton(); 10 } 11 } 12 } 13 return singleton; 14 } 15 }
4.静态内部类:既可以实现延迟加载,又不会有线程问题(推荐)
单例模式