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详解java 单例模式及方法总结

程序员文章站 2024-02-22 10:21:46
java设计模式--单例模式  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...

java设计模式--单例模式

 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
 * 单例模式的实现:饿汉式,线程安全 但效率比较低 
 */ 
public class singletontest { 

  // 定义一个私有的构造方法
  private singletontest() { 
  } 

  // 将自身的实例对象设置为一个属性,并加上static和final修饰符
  private static final singletontest instance = new singletontest(); 

  // 静态方法返回该类的实例
  public static singletontest getinstancei() { 
    return instance; 
  } 
 
}

方法一就是传说的中的饿汉模式

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
 * 单例模式的实现:饱汉式,非线程安全  
 *  
 */ 
public class singletontest {

  // 定义私有构造方法(防止通过 new singletontest()去实例化)
  private singletontest() {  
  }  

  // 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)
  private static singletontest instance;  

  // 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)
  public static singletontest getinstance() {  
    if (instance == null)  
      instance = new singletontest();  
    return instance;  
  }  
} 

方法二就是传说的中的饱汉模式

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
 * 单例模式的实现:饱汉式,线程安全简单实现  
 *  
 */ 
public class singletontest {

  // 定义私有构造方法(防止通过 new singletontest()去实例化)
  private singletontest() {  
  }  

  // 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)
  private static singletontest instance;  

  // 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)
  public static synchronized singletontest getinstance() {  
    if (instance == null)  
      instance = new singletontest();  
    return instance;  
  }  
} 

方法三为方法二的简单优化

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
 * 单例模式最优方案
 * 线程安全 并且效率高 
 * 
 */ 
public class singletontest { 

  // 定义一个私有构造方法
  private singletontest() { 
   
  }  
  //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)
  private static volatile singletontest instance; 

  //定义一个公有的静态方法,返回该类型实例
  public static singletontest getistance() { 
    // 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)
    if (instance == null) {
      //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)
      synchronized (singletontest.class) {
        //未初始化,则初始instance变量
        if (instance == null) {
          instance = new singletontest();  
        }  
      }  
    }  
    return instance;  
  }  
}

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。 

(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。本帖不讨论反射情况下问题,默认无反射,也是常见的面试已经应用场景)

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