Java设计模式之单例设计模式(三)

    技术2023-07-09  108

    1.设计模式类型

    设计模式分为三种类型,共23种 (1) 创建型模式:单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。 (2) 结构型模式:适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。 (3) 行为型模式:模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式(Interpreter模式)、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

    2.单例设计模式

    单例设计模式: 采取一定的方法保证在整个的软件系统中,对某个类只能存在一个对象实例,并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。 单例模式有八种方式: (1) 饿汉式(静态常量) (2) 饿汉式(静态代码块) (3) 懒汉式(线程不安全) (4) 懒汉式(线程安全,同步方法) (5) 懒汉式(线程安全,同步代码块) (6) 双重检查 (7) 静态内部类 (8) 枚举 1、饿汉式(静态常量) 优缺点说明: (1) 优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。 (2) 缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费。 (3) 这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题,不过,instance在类装载时就实例化,在单例模式中大多数都是调用getInstance方法,但是导致类装载的原因有很多种,因此不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果。 (4) 结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费。

    package com.atguigu.test01; public class SingletonTest { public static void main(String[] args) { SingleTon instance1 = SingleTon.getInstance(); SingleTon instance2 = SingleTon.getInstance(); System.out.println(instance1==instance2); } } //饿汉式(静态常量) class SingleTon{ private SingleTon(){} private final static SingleTon instance=new SingleTon(); public static SingleTon getInstance(){ return instance; } }

    2、饿汉式(静态代码块) 优缺点说明: (1) 这种方式和上面的方式其实类似,只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中,也是在类装载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。 (2) 结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费

    package com.atguigu.test02; public class SingletonTest02 { public static void main(String[] args) { SingleTon instance1 = SingleTon.getInstance(); SingleTon instance2 = SingleTon.getInstance(); System.out.println(instance1==instance2); System.out.println(instance1.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode()); } } //饿汉式(静态代码块) class SingleTon{ private SingleTon(){ } static { instance=new SingleTon(); } private static SingleTon instance; public static SingleTon getInstance(){ return instance; } }

    3、懒汉式(线程不安全) 优缺点说明: (1) 起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。 (2) 如果在多线程下,一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。 (3) 结论:在实际开发中,不要使用这种方式。

    package com.atguigu.test03; public class SingletonTest03 { public static void main(String[] args) { Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance1==instance2); } } //懒汉式:线程不安全 class Singleton{ private Singleton(){} private static Singleton instance; //在使用时才加载 public static Singleton getInstance(){ if(instance==null){ instance=new Singleton(); } return instance; } }

    4、懒汉式(线程安全,同步方法) 优缺点说明: (1) 解决了线程不安全问题。 (2) 效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例,直接return就行了。方法进行同步效率太低。 (3) 结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式。

    package com.atguigu.test04; public class SingletonTest04 { public static void main(String[] args) { Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance1==instance2); } } //懒汉式:线程安全 class Singleton{ private Singleton(){} private static Singleton instance; //在使用时才加载 public static synchronized Singleton getInstance(){ if(instance==null){ instance=new Singleton(); } return instance; } }

    5、懒汉式(线程安全,同步代码块) 优缺点说明: (1) 这种方式,本意是想对第四种实现方式的改进,因为前面同步方法效率太低,改为同步产生实例化的的代码块。 (2) 但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致,假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。 (3) 结论:在实际开发中,不能使用这种方式。 6、双重检查 优缺点说明: (1) Double-Check概念是多线程开发中常使用到的,如代码中所示,我们进行了两次if (singleton == null)检查,这样就可以保证线程安全了。 (2) 这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if (singleton == null),直接return实例化对象,也避免的反复进行方法同步.。 (3) 线程安全;延迟加载;效率较高 (4) 结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式。

    package com.atguigu.test04; public class SingletonTest04 { public static void main(String[] args) { Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance1==instance2); } } //双重检查 class Singleton{ private Singleton(){} private static volatile Singleton instance; //在使用时才加载 public static Singleton getInstance(){ if(instance==null){ synchronized (Singleton.class){ if(instance==null){ instance=new Singleton(); } } } return instance; } }

    7、 静态内部类 优缺点说明: (1) 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。 (2) 静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化时,调用getInstance方法,才会装载SingletonInstance类,从而完成Singleton的实例化。 (3) 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。 (4) 优点:避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高。 (5) 结论:推荐使用。

    package com.atguigu.test04; public class SingletonTest04 { public static void main(String[] args) { Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance1==instance2); } } //静态内部类实现单例模式 class Singleton{ private Singleton(){} private static class SingletonInstance{ private static final Singleton instance=new Singleton(); } public static Singleton getInstance(){ return SingletonInstance.instance; } }

    8、枚举 优缺点说明: (1) 这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象。 (2) 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式。 (3) 结论:推荐使用。

    package com.atguigu.test04; public class SingletonTest04 { public static void main(String[] args) { Singleton instance1 = Singleton.INSTANCE; Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE; System.out.println(instance1==instance2); instance1.test(); } } //枚举 enum Singleton{ INSTANCE;//属性 public void test(){ System.out.println("hello!"); } }

    3.单例模式注意事项和细节说明

    (1) 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象,节省了系统资源,对于一些需 要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能。 (2) 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获取对象的方法,而不是使 用new。 (3) 单例模式使用的场景:需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即:重量级对象),但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session工厂等)。

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