单例模式
2015-12-06 15:49
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单例模式,顾名思义就是在内存中只有一个类的对象实例,对于要占用重要系统资源的对象,我们常采用单例模式,比如Web中的Servlet,Hibernate中的sessionFectory等都是采用的单例模式。
单例模式有多重实现方式,但这些实现方式中都有一下共同点:
有一个私有的无参构造函数,这可以防止其他类实例化它,而且单例类也不应该被继承,如果单例类允许继承那么每个子类都可以创建实例,这就违背了Singleton模式“唯一实例”的初衷。
单例类被定义为sealed,就像前面提到的该类不应该被继承,所以为了保险起见可以把该类定义成不允许派生,但没有要求一定要这样定义。
一个静态的变量用来保存单实例的引用。
一个公有的静态方法用来获取单实例的引用,如果实例为null即创建一个。
单例模式的几种实现方式:
方式一:饿汉式单例
这种方式避免了多线程的同步问题,不过,instance在类装载时就实例化,没有达到lazy loading的效果。
方式二: 懒汉式单例
这是一种非线程安全的单例模式,可进行如下修改使其线程安全
这种写法能够在多线程中很好的工作,而且看起来它也具备很好的lazy loading,但是,遗憾的是,效率很低,99%情况下不需要同步。
方法三:静态内部类
这种方式同样保证初始化instance时只有一个线程,它跟方式一的不同在于:方式一是只要Singleton类被装载了,那么instance就会被实例化(没有达到lazy loading效果),而这种方式是Singleton类被装载了,instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用,只有显示通过调用getInstance方法时,才会显示装载SingletonHolder类,从而实例化instance。想象一下,如果实例化instance很消耗资源,我想让他延迟加载,另外一方面,我不希望在Singleton类加载时就实例化,因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载,那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候,这种方式相比方式一就显得很合理。
单例模式的优点
在内存中只有一个对象,节省内存空间。
避免频繁的创建销毁对象,可以提高性能。
避免对共享资源的多重占用。
可以全局访问。
适用场景:由于单例模式的以上优点,所以是编程中用的比较多的一种设计模式。我总结了一下我所知道的适合使用单例模式的场景:
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耗资源过多,但又经常用到的对象。
有状态的工具类对象。
频繁访问数据库或文件的对象。
以及其他我没用过的所有要求只有一个对象的场景。
单例模式注意事项:
只能使用单例类提供的方法得到单例对象,不要使用反射,否则将会实例化一个新对象。
不要做断开单例类对象与类中静态引用的危险操作。
多线程使用单例使用共享资源时,注意线程安全问题。
在一个jvm中会出现多个单例吗
在分布式系统、多个类加载器、以及序列化的的情况下,会产生多个单例,这一点是无庸置疑的。那么在同一个jvm中,会不会产生单例呢?使用单例提供的getInstance()方法只能得到同一个单例,除非是使用反射方式,将会得到新的单例。代码如下
这样,每次运行都会产生新的单例对象。所以运用单例模式时,一定注意不要使用反射产生新的单例对象。以上也是反射机制的一个缺点,反射的权限太高了,它甚至可以访问类中的私有方法,这无疑会破坏类的封装性。
单例模式有多重实现方式,但这些实现方式中都有一下共同点:
有一个私有的无参构造函数,这可以防止其他类实例化它,而且单例类也不应该被继承,如果单例类允许继承那么每个子类都可以创建实例,这就违背了Singleton模式“唯一实例”的初衷。
单例类被定义为sealed,就像前面提到的该类不应该被继承,所以为了保险起见可以把该类定义成不允许派生,但没有要求一定要这样定义。
一个静态的变量用来保存单实例的引用。
一个公有的静态方法用来获取单实例的引用,如果实例为null即创建一个。
单例模式的几种实现方式:
方式一:饿汉式单例
public class Singleton { private static Singleton singleton = new Singleton(); private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ return singleton; } }
这种方式避免了多线程的同步问题,不过,instance在类装载时就实例化,没有达到lazy loading的效果。
方式二: 懒汉式单例
public class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ if(singleton==null){ singleton = new Singleton(); } return singleton; } } <span style="font-size:18px;"></span>
这是一种非线程安全的单例模式,可进行如下修改使其线程安全
public class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton(){} public static synchronized Singleton getInstance(){ if(singleton==null){ singleton = new Singleton(); } return singleton; } } <span style="font-size:18px;"><strong></strong></span>
这种写法能够在多线程中很好的工作,而且看起来它也具备很好的lazy loading,但是,遗憾的是,效率很低,99%情况下不需要同步。
方法三:静态内部类
public class Singleton { private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton (){} public static final Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } } <span style="font-size:18px;"><span></span></span>
这种方式同样保证初始化instance时只有一个线程,它跟方式一的不同在于:方式一是只要Singleton类被装载了,那么instance就会被实例化(没有达到lazy loading效果),而这种方式是Singleton类被装载了,instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用,只有显示通过调用getInstance方法时,才会显示装载SingletonHolder类,从而实例化instance。想象一下,如果实例化instance很消耗资源,我想让他延迟加载,另外一方面,我不希望在Singleton类加载时就实例化,因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载,那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候,这种方式相比方式一就显得很合理。
单例模式的优点
在内存中只有一个对象,节省内存空间。
避免频繁的创建销毁对象,可以提高性能。
避免对共享资源的多重占用。
可以全局访问。
适用场景:由于单例模式的以上优点,所以是编程中用的比较多的一种设计模式。我总结了一下我所知道的适合使用单例模式的场景:
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耗资源过多,但又经常用到的对象。
有状态的工具类对象。
频繁访问数据库或文件的对象。
以及其他我没用过的所有要求只有一个对象的场景。
单例模式注意事项:
只能使用单例类提供的方法得到单例对象,不要使用反射,否则将会实例化一个新对象。
不要做断开单例类对象与类中静态引用的危险操作。
多线程使用单例使用共享资源时,注意线程安全问题。
在一个jvm中会出现多个单例吗
在分布式系统、多个类加载器、以及序列化的的情况下,会产生多个单例,这一点是无庸置疑的。那么在同一个jvm中,会不会产生单例呢?使用单例提供的getInstance()方法只能得到同一个单例,除非是使用反射方式,将会得到新的单例。代码如下
Class c = Class.forName(Singleton.class.getName()); Constructor ct = c.getDeclaredConstructor(); ct.setAccessible(true); Singleton singleton = (Singleton)ct.newInstance();
这样,每次运行都会产生新的单例对象。所以运用单例模式时,一定注意不要使用反射产生新的单例对象。以上也是反射机制的一个缺点,反射的权限太高了,它甚至可以访问类中的私有方法,这无疑会破坏类的封装性。
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