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Java设计模式之单例模式

程序员文章站 2022-05-04 17:16:31
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单例模式定义:

    确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。

单例模式有什么用处?

    有一些对象只需要一个,如Windows是多进程多线程的,在操作一个文件的时候,就不可避免的出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象,所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。一些设备管理器常常设计为单例模式,如一个电脑有两台打印机,在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

单例模式提供全局访问点和全局变量的比较:

如果将对象赋值给一个全局变量,就必须在程序的一开始就创建好对象,如果这个对象非常耗费资源,而程序在执行过程中又一直没有用到它,就会造成资源的浪费。而利用单例模式,可以在需要时才创建对象

单例模式类图:

Java设计模式之单例模式

单例模式有多种写法,它们各有利弊:

1.饿汉模式

public class Singleton {  
     private static Singleton instance = new Singleton();  
     private Singleton (){
     }
     public static Singleton getInstance() {  
     return instance;  
     }  
 }  

这种方式因为单例的实例被声明为static 和final变量了,所以在类加载时就完成了初始化,这种方式基于类加载机制避免了多线程的同步问题。但是没有达到在需要对象的时候才去创建它的效果

2. 懒汉模式(线程不安全)

public class Singleton {  
      private static Singleton instance; //利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例
      private Singleton (){                //把构造器声明为私有的,只有在Singleton类才能调用构造器
      }   
      public static Singleton getInstance() {  
      if (instance == null) {              //判断instance是否为空,为空则还没有创建实例
          instance = new Singleton();  
      }  
      return instance;          //如果不为空,表示之前已经创建过对象,直接返回之前的对象
      }  
 } 

这种方式在用户第一次调用getInstance()方法时创建对象,虽然节约了资源,但是在多线程不能正常工作。(如果有多个线程都要执行这段代码,线程1先判断instance是否为空,在线程1还没有执行instance = new Singleton()创建实例对象时,线程2也判断instance是否为空,此时就会造成实例化多个对象)。

3.懒汉模式(线程安全)

public class Singleton {  
      private static Singleton instance;  
      private Singleton (){
      }
      public static synchronized Singleton getInstance() {  
      if (instance == null) {  
          instance = new Singleton();  
      }  
      return instance;  
      }  
 }

这种方式将getInstance()变成同步(synchronized)方法,可以在多线程中很好的工作,但是每次调用getInstance()方法时都需要进行同步,造成不必要的同步开销。

4. 双重检查模式 (DCL)

利用双重检查加锁(double-checked locking),首先检查是否实例已经创建了,如果尚未创建,才进行同步,这样只有第一次会同步,提高了效率。

public class Singleton {  
      private volatile static Singleton singleton;  
      private Singleton (){
      }   
      public static Singleton getInstance() {  
      if (instance== null) {  
          synchronized (Singleton.class) {  
          if (instance== null) {  
              instance= new Singleton();  
          }  
         }  
     }  
     return singleton;  
     }  
 }  

这里在getInstance()方法中对instance进行了两次判空,第一次检查实例,如果不存在进入同步区域,第二次,进入同步区域后再检查一次,如果仍然是null,才创建实例,资源利用率高。

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