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Java单例模式(Singleton)

2018-02-11  本文已影响66人  洋芋掉到碗里去了

1. 什么是单例模式

Java中单例(Singleton)模式是一种广泛使用的设计模式。单例模式的主要作用是保证在Java程序中,某个类只有一个实例存在。一些管理器和控制器常被设计成单例模式。
因程序需要,有时我们只需要某个类同时保留一个对象,不希望有更多对象,此时,我们则应考虑单例模式的设计。

2. 单例模式的特点

  1. 单例模式只能有一个实例。
  2. 单例类必须创建自己的唯一实例。
  3. 单例类必须向其他对象提供这一实例。

单例模式有很多好处,它能够避免实例对象的重复创建,不仅可以减少每次创建对象的时间开销,还可以节约内存空间;能够避免由于操作多个实例导致的逻辑错误。如果一个对象有可能贯穿整个应用程序,而且起到了全局统一管理控制的作用,那么单例模式也许是一个值得考虑的选择。

3. 单例模式VS静态类

  1. 单例可以继承和被继承,方法可以被override,而静态方法不可以。
  2. 静态方法中产生的对象会在执行后被释放,进而被GC清理,不会一直存在于内存中。
  3. 静态类会在第一次运行时初始化,单例模式可以有其他的选择,即可以延迟加载。
  4. 基于2, 3条,由于单例对象往往存在于DAO层(例如sessionFactory),如果反复的初始化和释放,则会占用很多资源,而使用单例模式将其常驻于内存可以更加节约资源。
  5. 静态方法有更高的访问效率。
  6. 单例模式很容易被测试。

4.单例模式的实现

1. 懒汉模式

public class SingletonDemo {
   private static SingletonDemo instance;
   private SingletonDemo(){

   }
   public static SingletonDemo getInstance(){
       if(instance==null){
           instance=new SingletonDemo();
       }
       return instance;
   }
}
  • 通过提供一个静态的对象instance,利用private权限的构造方法和getInstance()方法来给予访问者一个单例。
  • 缺点:没有考虑到线程安全,可能存在多个访问者同时访问,并同时构造了多个对象的问题。之所以叫做懒汉模式,主要是因为此种方法可以非常明显的lazy loading。

2.线程安全的懒汉模式

针对懒汉模式线程不安全的问题,我们自然想到了,在getInstance()方法前加锁,于是就有了第二种实现。

public class SingletonDemo {
   private static SingletonDemo instance;
   private SingletonDemo(){

   }
   public static synchronized SingletonDemo getInstance(){
       if(instance==null){
           instance=new SingletonDemo();
       }
       return instance;
   }
}
  • 缺点:并发其实是一种特殊情况,大多时候这个锁占用的额外资源都浪费了,这种打补丁方式写出来的结构效率很低。

3. 饿汉模式

public class SingletonDemo {
   private static SingletonDemo instance=new SingletonDemo();
   private SingletonDemo(){

  }
   public static SingletonDemo getInstance(){
       return instance;
   }
}
  • 这种方法没有起到lazy loading的效果,考虑到前面提到的和静态类的对比,这种方法只比静态类多了一个内存常驻而已。

4.静态类内部加载

public class SingletonDemo {
   private static class SingletonHolder{
       private static SingletonDemo instance=new SingletonDemo();
   }
   private SingletonDemo(){
       System.out.println("Singleton has loaded");
   }
   public static SingletonDemo getInstance(){
       return SingletonHolder.instance;
   }
}
  • 使用内部类的好处是,静态内部类不会在单例加载时就加载,而是在调用getInstance()方法时才进行加载,达到了类似懒汉模式的效果,而这种方法又是线程安全的。

5. 枚举方法

enum SingletonDemo{
   INSTANCE;
   public void otherMethods(){
       System.out.println("Something");
   }
}

public class Hello {
   public static void main(String[] args){
       SingletonDemo.INSTANCE.otherMethods();
   }
}
  • 自由序列化。
  • 保证只有一个实例。
  • 线程安全。

6. 双重校验锁法

public class SingletonDemo {
   private volatile static SingletonDemo instance;
   private SingletonDemo(){
       System.out.println("Singleton has loaded");
   }
   public static SingletonDemo getInstance(){
       if(instance==null){
           synchronized (SingletonDemo.class){
               if(instance==null){
                   instance=new SingletonDemo();
               }
           }
       }
       return instance;
   }
}
  • STEP 1. 线程A访问getInstance()方法,因为单例还没有实例化,所以进入了锁定块。
  • STEP 2. 线程B访问getInstance()方法,因为单例还没有实例化,得以访问接下来代码块,而接下来代码块已经被线程1锁定。
  • STEP 3. 线程A进入下一判断,因为单例还没有实例化,所以进行单例实例化,成功实例化后退出代码块,解除锁定。
  • STEP 4. 线程B进入接下来代码块,锁定线程,进入下一判断,因为已经实例化,退出代码块,解除锁定。
  • STEP 5. 线程A获取到了单例实例并返回,线程B没有获取到单例并返回Null。
  • 理论上双重校验锁法是线程安全的,并且,这种方法实现了lazyloading。

感谢
Java单例模式(Singleton)以及实现 作者:CieloSun
Java单例模式——并非看起来那么简单

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