常見的幾種單例模式


  單例模式:是一種常用的軟件設計模式,在它的核心結構中值包含一個被稱為單例的特殊類。一個類只有一個實例,即一個類只有一個對象實例。

  對於系統中的某些類來說,只有一個實例很重要,例如,一個系統中可以存在多個打印任務,但是只能有一個正在工作的任務;售票時,一共有100張票,可有有多個窗口同時售票,但需要保證不要超售(這里的票數余量就是單例,售票涉及到多線程)。如果不是用機制對窗口對象進行唯一化將彈出多個窗口,如果這些窗口顯示的都是相同的內容,重復創建就會浪費資源。

  應用場景(來源:《大話設計模式》):

    需求:在前端創建工具箱窗口,工具箱要么不出現,出現也只出現一個

    遇到問題:每次點擊菜單都會重復創建“工具箱”窗口。

    解決方案一:使用if語句,在每次創建對象的時候首先進行判斷是否為null,如果為null再創建對象。

    需求:如果在5個地方需要實例出工具箱窗體

    遇到問題:這個小bug需要改動5個地方,並且代碼重復,代碼利用率低

    解決方案二:利用單例模式,保證一個類只有一個實例,並提供一個訪問它的全局訪問點。

  通過以下幾種方式,我們會發現,所有的單例模式都是使用靜態方法進行創建的,所以單例對象在內存中靜態共享區中存儲。(可參考:https://zhidao.baidu.com/question/2206072272164938188.html)

  

   單例模式可以分為懶漢式和餓漢式

    懶漢式單例模式:在類加載時不初始化。

    餓漢式單例模式:在類加載時就完成了初始化,所以類加載比較慢,但獲取對象的速度快。

  第一種(懶漢,線程不安全):

public class SingletonDemo1 {
    private static SingletonDemo1 instance;
    private SingletonDemo1(){}
    public static SingletonDemo1 getInstance(){
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonDemo1();
        }
        return instance;
    }
}

這種寫法lazy loading很明顯,但是致命的是在多線程不能正常工作。 

    第二種(懶漢,線程安全):

public class SingletonDemo2 {
    private static SingletonDemo2 instance;
    private SingletonDemo2(){}
    public static synchronized SingletonDemo2 getInstance(){
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonDemo2();
        }
        return instance;
    }
}

這種寫法在getInstance()方法中加入了synchronized鎖。能夠在多線程中很好的工作,而且看起來它也具備很好的lazy loading,但是效率很低(因為鎖),並且大多數情況下不需要同步。

    第三種(餓漢):

public class SingletonDemo3 {
    private static SingletonDemo3 instance = new SingletonDemo3();
    private SingletonDemo3(){}
    public static SingletonDemo3 getInstance(){
        return instance;
    }
}

這種方式基於classloder機制避免了多線程的同步問題,不過,instance在類裝載時就實例化,這時候初始化instance顯然沒有達到lazy loading的效果。

   第四種(漢,變種):

public class SingletonDemo4 {
    private static SingletonDemo4 instance = null;
    static{
        instance = new SingletonDemo4();
    }
    private SingletonDemo4(){}
    public static SingletonDemo4 getInstance(){
        return instance;
    }
}

表面上看起來差別挺大,其實更第三種方式差不多,都是在類初始化即實例化instance

    第五種(靜態內部類):

public class SingletonDemo5 {
    private static class SingletonHolder{
        private static final SingletonDemo5 instance = new SingletonDemo5();
    }
    private SingletonDemo5(){}
    public static final SingletonDemo5 getInsatance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

這種方式同樣利用了classloder的機制來保證初始化instance時只有一個線程,它跟第三種和第四種方式不同的是(很細微的差別):第三種和第四種方式是只要Singleton類被裝載了,那么instance就會被實例化(沒有達到lazy loading效果),而這種方式是Singleton類被裝載了,instance不一定被初始化。因為SingletonHolder類沒有被主動使用,只有顯示通過調用getInstance方法時,才會顯示裝載SingletonHolder類,從而實例化instance。想象一下,如果實例化instance很消耗資源,我想讓他延遲加載,另外一方面,我不希望在Singleton類加載時就實例化,因為我不能確保Singleton類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載,那么這個時候實例化instance顯然是不合適的。這個時候,這種方式相比第三和第四種方法就顯得更合理。

第六種(枚舉):

public enum SingletonDemo6 {
    instance;
    public void whateverMethod(){
    }
}

這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,它不僅能避免多線程同步問題,而且還能防止反序列化重新創建新的對象,可謂是很堅強的壁壘啊,不過,個人認為由於1.5中才加入enum特性,用這種方式寫不免讓人感覺生疏,在實際工作中,我也很少看見有人這么寫過。

第七種(雙重校驗鎖):

public class SingletonDemo7 {
    private volatile static SingletonDemo7 singletonDemo7;
    private SingletonDemo7(){}
    public static SingletonDemo7 getSingletonDemo7(){
        if (singletonDemo7 == null) {
            synchronized (SingletonDemo7.class) {
                if (singletonDemo7 == null) {
                    singletonDemo7 = new SingletonDemo7();
                }
            }
        }
        return singletonDemo7;
    }
}

這個是第二種方式的升級版,俗稱雙重檢查鎖定,詳細介紹請查看:http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html

在JDK1.5之后,雙重檢查鎖定才能夠正常達到單例效果。

 

參考:http://cantellow.iteye.com/blog/838473

 

 

 

 


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