java设计模式之单例模式

爱吃荆芥
175 阅读5分钟

背景：

  • 最近在看java设计模式，看了几篇关于“单例模式”的文章，决定自己实践一遍整理一下记录下来。

定义：

  • 在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中一个类只有一个实例。

特点：

  • 单例类只能有一个实例；
  • 单例类必须自己创建自己的唯一实例；
  • 单例类必须给其它对象提供这一实例。

要点：

  1. 私有构造方法；
  2. 指向自己实例的私有静态引用；
  3. 以自己实例为返回值的静态的公有方法。

优点：

  • 只存在一個實例，減少了內存的開支，特別是一個對象需要頻繁創建銷毀時，而且創建銷毀時性能又無法優化，單例模式的優勢就非常明顯；
  • 由於單例模式只存在一個實例，所以減少了系統的性能開銷，當一個單例對象產生時如果需要比較多的資源時，則可以在應用啟動時 * 直接生產一個單例，然後永駐內存的方式來解決；
  • 單例模式可以避免對資源的多重佔用，例如一個寫文件的操作，由於只存在一個實例在內存中，避免對同一個資源文件的同時寫操作；
  • 單例模式可以在系統設置全局的訪問點，優化和共享資源訪問，例如，可以設計一個單列類，負責所有數據表的映射處理。

缺点：

  • 單例模式一般沒有接口，擴展很困難，若要擴展，除了修改代碼基本上沒有第二種途徑可以實現；
  • 隐式使用引起类结构不清晰；
  • 單例對象如果持有Context，那麼很容易引起內存洩漏，此時需要傳給單例對象的Context最好是Application Context。

场景：

  • 需要频繁实例化然后销毁的对象；
  • 创建对象时耗时过多或者资源过多，但又经常用到的对象；
  • 资源共享的情况下，避免由于资源操作时导致的性能损耗；
  • 控制资源的情况下，方便资源之间的互相通信。

注意事项：

  • 只能使用单例类提供的方法获得单例对象，不能使用反射，否则会实例化出新对象；
  • 不要做断开单例类对象与类中静态引用的危险操作；
  • 多线程使用单例共享资源时，注意线程安全问题。

代码示范（单例类SingletonDemo）：

  1. 第1种：懒汉式（线程不安全）
    1. 代码：

      	private static SingletonDemo instance;

	private SingletonDemo() {

	}

	public static SingletonDemo getInstance() {
		if (null == instance) {
			instance = new SingletonDemo();
		}
		return instance;
	}
    2. 优缺点：
      1. 优点：在用户第一次调用时才去初始化，节约资源，起到了懒加载的作用。
      2. 缺点：第一次调用时稍慢，因为要初始化，多线程不能正常工作。
  2. 第2种：懒汉（线程安全）
    1. 代码：

      	private static SingletonDemo instance;

	private SingletonDemo() {
	}

	public static synchronized SingletonDemo getInstance() {
		if (null == instance) {
			instance = new SingletonDemo();
		}
		return instance;
	}

    2. 优缺点：
      1. 优点：在多线程中能很好的工作。
      2. 缺点：每次调用getInstance()时都需要进行同步，大部分时候都是用不到同步的，造成了资源的浪费，所以不建议使用。
  3. 第3种：饿汉式（天生的线程安全）
    1. 代码：

      	private static SingletonDemo instance = new SingletonDemo();

	private SingletonDemo() {
	}

	public static SingletonDemo getInstance() {
		return instance;
	}

    2. 优缺点：
      1. 优点：餓漢式在創建類的同時就創建了靜態實例供對象系統調用，以後不再發生改變， 所以是線程安全的。
      2. 缺点：
        1. 类加载时就完成了初始化，没有达到懒加载的效果；
        2. 在类加载时就初始化了实例，如果想在創建實例前調用某個方法給它傳遞一個參數就變不到了。
  4. 第4种：DCL(双重检查模式)
    1. 代码：

      	private volatile static SingletonDemo instance;

	private SingletonDemo() {
	}

	public static SingletonDemo getInstance() {
		if (null == instance) {
			synchronized (SingletonDemo.class) {
			}
			if (null == instance) {
				instance = new SingletonDemo();
			}
		}
		return instance;
	}
    2. 实现原理：
      • 在getInstance()时对instance时进行了2次判空，第一次是为了不必要的同步，第二次是为了instance为null * 才创建实例。
    1. 优缺点：
      1. 优点：DCL的优点是资源利用率高，第一次执行getInstance()时实例对象才被实例化，效率高。
      2. 缺点：第一次加载时反应稍慢一点，而且有失效的可能。
  5. 第5种：静态内部类
    1. 代码：

      	private static class SingletonHolder {
		private static final SingletonDemo INSTANCE = new SingletonDemo();
	}

	private SingletonDemo() {
	}

	public static final SingletonDemo getInstance() {
		return SingletonHolder.INSTANCE;
	}

    2. 实现原理：
      • 第一次加载Singleton类时并不会初始化instance，只有第一次调用getInstance()方法时 * 虚拟机加载SingleHolder并初始化instance，这样不仅能确保线程安全，也能保证实例的唯一性，很合理的单例模式。
  6. 第6种：枚举类SingletonEnum
    1. 代码：

      	INSTANCE;
	public void whateverMethon() {
		
	}

    2. 优缺点：
      1. 优点：避免了线程安全，防止反序列化重新创建新的对象。
      2. 缺点：失去了类的一些特性，没有延时加载。
  7. 第7种：注册登记式
    1. 这个没看明白，不知道是我阅读的资料有问题还是自己理解力差。希望看到的小伙伴能给我讲一下，最好有可运行的代码示例。感激涕零！！！

总结：

  • 以上是阅读了几篇文章之后自己尝试写了几个小例子，毕竟“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”嘛。

参阅资料，非常感激：

  1. https://blog.csdn.net/itachi85/article/details/50510124
  2. https://blog.csdn.net/coder_pig/article/details/54411894
  3. https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njc5NjM1NQ==&mid=2247483786&idx=1&sn=072991244ec2f259c7049bc80317a728&scene=21#wechat_redirect



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