Java单例模式(Singleton)以及实现
2018-03-18 09:53
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Java单例模式(Singleton)以及实现
一. 什么是单例模式因程序需要,有时我们只需要某个类同时保留一个对象,不希望有更多对象,此时,我们则应考虑单例模式的设计。二. 单例模式的特点1. 单例模式只能有一个实例。2. 单例类必须创建自己的唯一实例。3. 单例类必须向其他对象提供这一实例。三. 单例模式VS静态类在知道了什么是单例模式后,我想你一定会想到静态类,“既然只使用一个对象,为何不干脆使用静态类?”,这里我会将单例模式和静态类进行一个比较。1. 单例可以继承和被继承,方法可以被override,而静态方法不可以。2. 静态方法中产生的对象会在执行后被释放,进而被GC清理,不会一直存在于内存中。3. 静态类会在第一次运行时初始化,单例模式可以有其他的选择,即可以延迟加载。4. 基于2, 3条,由于单例对象往往存在于DAO层(例如sessionFactory),如果反复的初始化和释放,则会占用很多资源,而使用单例模式将其常驻于内存可以更加节约资源。5. 静态方法有更高的访问效率。6. 单例模式很容易被测试。几个关于静态类的误解:误解一:静态方法常驻内存而实例方法不是。实际上,特殊编写的实例方法可以常驻内存,而静态方法需要不断初始化和释放。误解二:静态方法在堆(heap)上,实例方法在栈(stack)上。实际上,都是加载到特殊的不可写的代码内存区域中。静态类和单例模式情景的选择:情景一:不需要维持任何状态,仅仅用于全局访问,此时更适合使用静态类。情景二:需要维持一些特定的状态,此时更适合使用单例模式。四. 单例模式的实现1. 懒汉模式public class SingletonDemo { private static SingletonDemo instance; private SingletonDemo(){ } public static SingletonDemo getInstance(){ if(instance==null){ instance=new SingletonDemo(); } return instance; } }
如上,通过提供一个静态的对象instance,利用private权限的构造方法和getInstance()方法来给予访问者一个单例。缺点是,没有考虑到线程安全,可能存在多个访问者同时访问,并同时构造了多个对象的问题。之所以叫做懒汉模式,主要是因为此种方法可以非常明显的lazy loading。针对懒汉模式线程不安全的问题,我们自然想到了,在getInstance()方法前加锁,于是就有了第二种实现。2. 线程安全的懒汉模式
public class SingletonDemo { private static SingletonDemo instance; private SingletonDemo(){ } public static synchronized SingletonDemo getInstance(){ if(instance==null){ instance=new SingletonDemo(); } return instance; } }
然而并发其实是一种特殊情况,大多时候这个锁占用的额外资源都浪费了,这种打补丁方式写出来的结构效率很低。3. 饿汉模式
public class SingletonDemo { private static SingletonDemo instance=new SingletonDemo(); private SingletonDemo(){ } public static SingletonDemo getInstance(){ return instance; } }
直接在运行这个类的时候进行一次loading,之后直接访问。显然,这种方法没有起到lazy loading的效果,考虑到前面提到的和静态类的对比,这种方法只比静态类多了一个内存常驻而已。4. 静态类内部加载
public class SingletonDemo { private static class SingletonHolder{ private static SingletonDemo instance=new SingletonDemo(); } private SingletonDemo(){ System.out.println("Singleton has loaded"); } public static SingletonDemo getInstance(){ return SingletonHolder.instance; } }
使用内部类的好处是,静态内部类不会在单例加载时就加载,而是在调用getInstance()方法时才进行加载,达到了类似懒汉模式的效果,而这种方法又是线程安全的。5. 枚举方法
enum SingletonDemo{ INSTANCE; public void otherMethods(){ System.out.println("Something"); } }
Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,在我看来简直是来自神的写法。解决了以下三个问题:(1)自由序列化。(2)保证只有一个实例。(3)线程安全。如果我们想调用它的方法时,仅需要以下操作:
public class Hello { public static void main(String[] args){ SingletonDemo.INSTANCE.otherMethods(); } }这种充满美感的代码真的已经终结了其他一切实现方法了。6. 双重校验锁法
public class SingletonDemo { private volatile static SingletonDemo instance; private SingletonDemo(){ System.out.println("Singleton has loaded"); } public static SingletonDemo getInstance(){ if(instance==null){ synchronized (SingletonDemo.class){ if(instance==null){ instance=new SingletonDemo(); } } } return instance; } }
接下来我解释一下在并发时,双重校验锁法会有怎样的情景:STEP 1. 线程A访问getInstance()方法,因为单例还没有实例化,所以进入了锁定块。STEP 2. 线程B访问getInstance()方法,因为单例还没有实例化,得以访问接下来代码块,而接下来代码块已经被线程1锁定。STEP 3. 线程A进入下一判断,因为单例还没有实例化,所以进行单例实例化,成功实例化后退出代码块,解除锁定。STEP 4. 线程B进入接下来代码块,锁定线程,进入下一判断,因为已经实例化,退出代码块,解除锁定。STEP 5. 线程A获取到了单例实例并返回,线程B没有获取到单例并返回Null。理论上双重校验锁法是线程安全的,并且,这种方法实现了lazyloading。
转载:https://www.cnblogs.com/cielosun/p/6582333.html
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