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单例设计模式

这是一种常见常说的设计模式

  • 饿汉式
  • 懒汉式

其核心思想是:

保证在一个JVM中只有一个实例对象

好处:

1.针对于某些类的创建比较频繁,对于一些很大的对象来说系统开销很大

2.节省new 操作符,降低内存使用频率,减轻了gc的压力

3.有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类被创建多个,那么系统久完全乱了。

(就相当于一个军队出现了多个司令员同时指挥,肯定会乱成一团),

所以只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

技术分享
 1 //饿汉式
 2 public class SingleInstance{
 3 //1.上来直接创建对象
 4   public static SingleInstance instance = new singleInstance();
 5 //2.私有化构造函数
 6   private SingleInstance(){
 7 
 8 }
 9 
10 //3.提供给外界的方法来调用,返回对象实例
11   public static SingleInstance getInstance(){
12        return instace;
13 }
14   
15 }
16 
17 //懒汉式
18 
19   public class SingleInstance{
20      //1.声明变量
21       private static SingleInstance instance =null;
22 //2.私有化构造
23   private SingleInstance(){
24 
25 }
26 //3.提供对外的方法
27   public static SingleInstance getInstance(){
28     if( instance == null ){
29     synchronized(SingleInstance.class){
30     if( instance == null ){
31     instance =new SingleInstance
32 }
33 }
34 }
35        return instance ;
36 }
37   
38 
39 }
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synchronized关键字锁定的是对象,在用的时候,一定要在恰当的地方使用

(注意需要使用锁的对象和过程,可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁)。

将synchronized关键字加在了内部,也就是说当调用的时候是不需要加锁的,只有在instance为null,并创建对象的时候才需要加锁,性能有一定的提升。

但是,这样的情况,还是有可能有问题的,看下面的情况:

在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。

但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序,也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance成员,然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了,

我们以A、B两个线程为例:

>A、B线程同时进入了第一个if判断

>A首先进入synchronized块,由于instance为null,所以它执行instance = new Singleton();

>由于JVM内部的优化机制,JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存,并赋值给instance成员(注意此时JVM没有开始初始化这个实例),然后A离开了synchronized块。

>B进入synchronized块,由于instance此时不是null,因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

>此时B线程打算使用Singleton实例,却发现它没有被初始化,于是错误发生了。

所以程序还是有可能发生错误,其实程序在运行过程是很复杂的,从这点我们就可以看出,尤其是在写多线程环境下的程序更有难度,有挑战性。我们对该程序再做进一步优化

技术分享
public class Singleton {  
2.  
3.    /* 私有构造方法,防止被实例化 */  
4.    private Singleton() {  
5.    }  
6.  
7.    /* 此处使用一个内部类来维护单例 */  
8.    private static class SingletonFactory {  
9.        private static Singleton instance = new Singleton();  
10.    }  
11.  
12.    /* 获取实例 */  
13.    public static Singleton getInstance() {  
14.        return SingletonFactory.instance;  
15.    }  
16.  
17.    /* 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 */  
18.    public Object readResolve() {  
19.        return getInstance();  
20.    }  
21.} 
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使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候,JVM能够帮我们保证instance只被创建一次,并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕,这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了低性能问题。

尾声

采用类的静态方法,实现单例模式的效果,也是可行的,此处二者有什么不同?

首先,静态类不能实现接口。(从类的角度说是可以的,但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法,所以即使实现了也是非静态的)

其次,单例可以被延迟初始化,静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载,是因为有些类比较庞大,所以延迟加载有助于提升性能。

再次,单例类可以被继承,他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static,无法被覆写。

最后一点,单例类比较灵活,毕竟从实现上只是一个普通的Java类,只要满足单例的基本需求,你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能,但是静态类不行。从上面这些概括中,基本可以看出二者的区别,但是,从另一方面讲,我们上面最后实现的那个单例模式,内部就是用一个静态类来实现的,所以,二者有很大的关联,只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合,才能造就出完美的解决方案,就像HashMap采用数组+链表来实现一样,其实生活中很多事情都是这样,单用不同的方法来处理问题,总是有优点也有缺点,最完美的方法是,结合各个方法的优点,才能最好的解决问题!

 

 

单例设计模式