Coding精髓(设计模式)——孤独的单身罗汉之单例模式

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单例模式

一、引言

单例模式是啥????故名思意,就是单着的意思 = =!没错,就是为了来保证整个系统运行中,从头至尾只有一个对象。比如说,我们的学校,可以有很多学生,可以有很多主任,但是不能有很多校长。为什么?因为要确保只有一个校长,学校这个系统才不会因为受干扰崩溃,所以单例模式应运而生。

二、实现方式

都知道了单例模式是干嘛的了,那就好办了。首先你要确保整个系统的laowang类只有老王一个对象 最重要的前提你要做什么??可想而知,老王不能被其他类所创造出来啊。 因此如下步骤:

  1. 先把构造方法给私有化了(private)。

  2. 接着在程序运行的时候创建一个对象放在内存里就得了。

实现单例模式有五种做法:

  • 饿汉式: 也就是在程序装载时提前把对象创建了,有人来就给他。
  • 懒汉式: 在有人需要的时候,再创建第一个对象,然后再给他。(懒加载)
  • 双重检验方式:
  • 内部类方式:
  • 枚举方式:

提示:在上面实现方式中只展现线程安全的做法,详细的我后面会指出。

三、具体实现

1. 饿汉式

分为两步走:

  1. 把构造方法私有化
  2. 在程序装载时提前创建好实例
class Laowang{
 	private Laowang(){}//私有化构造方法
    private static Laowang laowang = new Laowang();//直接创建静态实例
    
    //对外提供静态方法获取当前的Laowang
    public static Laowang getLaowang(){
        return laowang;
    }
}

//Main方法
public static void main(String[] args) {
		 //用Laowang类的静态方法getLaowang()获取实例;
	     Laowang laowang1 = Laowang.getLaowang();
	     Laowang laowang2 = Laowang.getLaowang();
	     //判断laowang1是否和老王2是同一个对象(是输出true,否则false)
	     System.out.println(laowang1 == laowang2);
    }
    
运行结果: true

上面这个例子中,在老王这个类中,先私有化构造方法,接着创建一个静态属性laowang, 然后提供一个对外的静态方法getLaowang()可以给别人拿这个laowang

优点:实现简单,线程安全。 缺点:很明显,在类装载的时候直接创建,有时候你不需要它,它也会创建,造成内存资源浪费。

饿汉式也有另外一种写法,也是一样的效果。把new Laowang()放在静态代码块里,如下:

class Laowang{
    private static Laowang laowang;
    private Laowang(){}//私有化构造方法
    static {
        laowang = new Laowang();
    }

    //对外提供静态方法获取当前的Laowang
    public static Laowang getLaowang(){
        return laowang;
    }
}

2. 懒汉式

在程序需要用到调用的时候才给它(懒加载),因此做法如下:

class Laowang{
    private static Laowang laowang;
    private Laowang(){}//私有化构造方法

    //对外提供静态方法,创建实例然后返回,当前的Laowang
    public static synchronized Laowang getLaowang(){
        if (laowang == null) {
            laowang = new Laowang();
        }
        return laowang;
    }
}

此做法需要在方法声明加上synchronized,(具体作用:比如说很多人来访问这个方法,他们必须排队访问) 这种怎么理解呢?就是说在别人需要用到laowang,调用getLaowang()的时候,先排队,排到他的时候,进去判断laowang是不是为空,是就new一个,不是就拿当前laowang给他。当然main运行结果还是为true这里就不作多的描述。

优点: 不会造成内存浪费 缺点: 很明显,人人平等,大家都要排队,既然排队就慢,高并发情况下,极度影响效率

**在这里解释为什么要加同步锁:如果不加的话,举个例子,程序运行刚开始,小黑和小红同时访问这个方法,同时作判断,肯定同时都判断为空,而且两个人都进去了,new Laowang();很明显直接造成laowang不是单例的了。因此要加锁。 ** 小黑小红都要排队。

3. 双重检验锁

也是属于懒加载

class Laowang{
    private volatile static Laowang laowang;//必须加上volatile 关键字
    private Laowang(){}//私有化构造方法
    //对外提供静态方法,创建实例然后返回,当前的Laowang
    public static Laowang getLaowang(){
        if (laowang == null) {
            synchronized (Laowang.class){ //同步代码(照样要排队)
                if (laowang == null){
                    laowang = new Laowang();
                }
            }
        }
        return laowang;
    }
}

分析一下代码,首先静态属性laowang要加上 **volatile ** (具体作用要详细了解的话建议百度搜一下哈,属于多线程内容的一部分)。然后再getLaowang()方法中,先判断laowang是否为空,如果为空,请排队。排完队后,再次判断,如果还是为空,才new一个返回。

举个例子解释一下为什么要这样做: 还是小黑小红同时并发进来访问,然后肯定同时第一次判断都为空,接着两个人排队,小黑先进去玩会,肯定第二次判断为空,结果肯定是小黑new了一个laowang走了。排到小红了,小红进来第二次判断发现laowang不为空了,直接带走。

这个时候有人问了,那为什么要第一次判断干嘛,直接排队他不香吗?没错,我第一次也这不理解的地方。我们脑回路回退到小黑刚new完laowang走了。刚要排到小红了。突然来了个第三者小三,如果你没有第一次判断,小三还要继续排在小红后面,造成效率降低。但是现在小三第一次判断发现laowang已经不为空了(此时laowang是第一个人小黑弄出来的),直接带走。

优点: 解决了排队效率降低的问题,线程安全。

缺点: 实现较为复杂。

4. 內部类方式

也是属于懒加载,故名思意,首先整个内部类出来,代码如下:

**看如下代码,请先了解final关键字的作用 ** 这里对final作简单描述:

  1. 对类使用:表示该类不能被继承(俗称断子绝孙类)
  2. 对方法使用:表示该方法不能被重写
  3. 对基础类型使用:比如说int,float...表示该值不可以被更改
  4. 对引用对象使用:表示该引用从头到尾只指向一个对象
class Laowang{
    private volatile static Laowang laowang;//必须加上volatile 关键字
    private Laowang(){}//私有化构造方法
    //对外提供静态方法,创建实例然后返回,当前的Laowang
    public static  Laowang getLaowang(){
        if (laowang == null) {
            synchronized (Laowang.class){ //同步代码(照样要排队)
                if (laowang == null){
                    laowang = new Laowang();
                }
            }
        }
        return laowang;
    }
}

解释以上代码:首先声明了一个内部类(LaowangHolder),他有个静态且被final修饰的属性INSTANCE,因此需要直接赋值,new Laowang();接着在getLaowang()方法中调用内部类的INSTANCE属性,返回。因为INSTANCE被final修饰,只指向同一个laowang,所以他是单例的。

5. 枚举方式

这些方法实现相对简单,所以直接上代码:

enum Laowang{
    laowang;
    public void whateverMethod(){}
}

//Main方法:
public static void main(String[] args) {
		//直接当成属性调用就可以了
        Laowang laowang1=Laowang.laowang;
        Laowang laowang2=Laowang.laowang;
        System.out.println(laowang1 **laowang2);
    }

直接声明一个枚举类,定义一个属性,main方法中直接获取即可。

四、总结

单例模式线程安全的就这几种了,想看对单例了解更深入可以点我下方的链接。看有经验的人说,单例是最常用的也是最简单的一种设计模式之一,在工作中实现方式大都选择饿汉式,或者内部类,枚举, 但是懒汉,双重校验锁就比较少了。 此文知识点借鉴于菜鸟编程——单例模式