设计模式之——单例模式

1 概念

　　一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。

2 适用场景

　　一些资源管理器构件必须只有一个实例。

3 实现以及优缺点

　　单例优点：提供了对唯一实例的受控访问，由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源。

　　单例缺点：在一定程度上违背了单一职责原则。

3.1 饿汉模式

　　优点：在类被初始化的时候就在内存中创建了对象，故线程安全。

　　缺点：空间换时间

package singleton;

/**
 * 饿汉模式
 */
public class singletonone {
    private singletonone instance = new singletonone();

    private singletonone() {
    }

    private singletonone getinstance() {
        return instance;
    }
}

　　

3.2 懒汉模式

　　缺点：不用就不实例化，在方法被调用后才创建对象，在多线程下存在风险。为线程非安全方式。

package singleton;

/**
 * 懒汉模式
 */
public class singletontwo {
    private singletontwo instance;

    private singletontwo() {
    }

    private singletontwo getinstance() {
        if (null == instance) {
            return new singletontwo();
        }
        return instance;
    }
}

　　

3.3 线程安全的懒汉式

　　优点：线程安全。

　　缺点：由于每次调用都需要进行同步，而且大部分情况下实例是已经创建成功了，造成了不必要的同步开销，不建议用这种方式。

package singleton;

/**
 * 线程安全的懒汉式
 */
public class singletonthree {
    private singletonthree instance;

    private singletonthree() {
    }

    private synchronized singletonthree getinstance() {
        if (null == instance) {
            return new singletonthree();
        }
        return instance;
    }
}

　　

3.4 双重检查模式的懒汉式dcl

　　该方法线程安全，声明为volatile实例对象，确保了多线程时的可见性，同时同步方法移步到代码块中，只有在该对象没有被实例化的时候才调用同步方法，节省了一部分开销。

　　特点：其一为用volatile修饰类实例对象；其二同步代码块。

package singleton;

public class singletondcl {
　　//volatile修饰的值，在线程独有的工作内存中，线程直接和主内存交互，如果修改，则主内存立即可见。
    private volatile singletondcl instance = null; 

　　//私有构造器，使外部调用初始化时只能通过调用getinstance这个静态方法来获得实例。
    private singletondcl() {
    }

    private singletondcl getinstance() {
        if (null == instance) //首先进行非空判断。
　　　　　{
            synchronized (singletondcl.class)//对整个类进行加锁，限制当前对象只能被一个线程访问
　　　　　　　{
                return new singletondcl();
            }
        }
        return instance;
    }
}

 

3.5 静态内部类单例模式

　　特点：利用静态类只会加载一次的机制，由于在调用 singletonholder.instance 的时候，才会对单例进行初始化，故节省了内存开销。

package singleton;

/**
 * 线程安全静态内部类
 */
public class singletonstatic {
    private singletonstatic() {
    }

    public static class singletonholder {
        private static singletonstatic instance = new singletonstatic();
    }

    private singletonstatic getinstance() {
        return singletonholder.instance;
    }
}

　　

4 举例实践

4.1 jdk runtime，饿汉模式

　　java是单进程，由于一个java程序启动一个jvm进程，一个jvm进程对应一个runtime实例，使应用程序能够与其运行的环境相连接。

public class runtime {
    private static runtime currentruntime = new runtime();

    /**
     * returns the runtime object associated with the current java application.
     * most of the methods of class <code>runtime</code> are instance
     * methods and must be invoked with respect to the current runtime object.
     *
     * @return  the <code>runtime</code> object associated with the current
     *          java application.
     */
    public static runtime getruntime() {
        return currentruntime;
    }
}

　　

4.2 logger

 

5.扩展

问：为什有私有构造器

答：防止外部构造者直接实例化对象。

问：对象在实例化过程中的操作实例化空间如何计算

答：首先了解存储区域，请参考jvm读书笔记