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java大牛告訴你用上設計模式讓你代碼更加高大上之單例模式(一)

作者:大齡程式猿小武

軟體開發的小夥伴都知道常用的java軟體設計模式有23種,按大類可以分成三大類别:

建立型模式:共5種:工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、建造者模式、原型模式。

結構型模式:共7種:擴充卡模式、裝飾器模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。

行為型模式:共11種:政策模式、模闆方法模式、觀察者模式、疊代子模式、責任鍊模式、指令模式、備忘錄模式、狀态模式、通路者模式、中介者模式、解釋器模式。

平時我經常用到的就是單例模式、工廠模式、還有就是政策模式。好廢話不多說,今天給大家深入來講解下單例模式的分析:

單例模式的特點:

1.單例隻有一個執行個體

2.單例類必須自己建立自己的唯一執行個體

3.單例類必須給所有其他對象提供這一執行個體

單例使用場景

1.比如一個公司隻有一個有效的法人,那麼我們針對法人對象就要用到單例的設計。

2. 操作檔案管理的時候,在操作一個檔案的時候,有可能多個線程同時操作一個檔案的問題,是以所有檔案的處理必須通過唯一的執行個體來進行控制。

3.一些裝置管理器常常設計為單例模式,比如一個電腦有兩台列印機,在輸出的時候就要處理不能兩台列印機列印同一個檔案。

單例模式的有優缺點

優點:

1、在記憶體裡隻有一個執行個體,減少了記憶體的開銷,尤其是頻繁的建立和銷毀執行個體(比如管理學院首頁頁面緩存)。

2.避免對資源的多重占用(比如寫檔案操作)。

缺點:沒有接口,不能繼承,與單一職責原則沖突,一個類應該隻關心内部邏輯,而不關心外面怎麼樣來執行個體化。

單例模式常見的模式

1.懶漢模式,線程不安全

這種方式是最基本的實作方式,這種實作最大的問題就是不支援多線程。因為沒有加鎖 synchronized,是以嚴格意義上它并不算單例模式。

這種方式 lazy loading 很明顯,不要求線程安全,在多線程不能正常工作。

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2.懶漢式,線程安全

說明:這種方式具備很好的 lazy loading,能夠在多線程中很好的工作,但是,效率很 低,99% 情況下不需要同步。

優點:第一次調用才初始化,避免記憶體浪費。

缺點:必須加鎖 synchronized 才能保證單例,但加鎖會影響效率。

getInstance() 的性能對應用程式不是很關鍵(該方法使用不太頻繁)。

3.餓漢模式

這種方式比較常用,但容易産生垃圾對象。

優點:沒有加鎖,執行效率會提高。

缺點:類加載時就初始化,浪費記憶體。

它基于 classloader 機制避免了多線程的同步問題,不過,instance 在類裝載時就執行個體化,雖然導緻類裝載的原因有很多種,在單例模式中大多數都是調用 getInstance 方法, 但是也不能确定有其他的方式(或者其他的靜态方法)導緻類裝載,這時候初始化 instance 顯然沒有達到 lazy loading 的效果。

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4.雙檢鎖/雙重校驗鎖

這種方式采用雙鎖機制,安全且在多線程情況下能保持高性能。

getInstance() 的性能對應用程式很關鍵。

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5.登記式/靜态内部類

這種方式能達到雙檢鎖方式一樣的功效,但實作更簡單。對靜态域使用延遲初始化,應使用這種方式而不是雙檢鎖方式。這種方式隻适用于靜态域的情況,雙檢鎖方式可在執行個體域需要延遲初始化時使用。

這種方式同樣利用了 classloader 機制來保證初始化 instance 時隻有一個線程,它跟第 3 種方式不同的是:第 3 種方式隻要 Singleton 類被裝載了,那麼 instance 就會被執行個體化(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,隻有通過顯式調用 getInstance 方法時,才會顯式裝載 SingletonHolder 類,進而執行個體化 instance。想象一下,如果執行個體化 instance 很消耗資源,是以想讓它延遲加載,另外一方面,又不希望在 Singleton 類加載時就執行個體化,因為不能確定 Singleton 類還可能在其他的地方被主動使用進而被加載,那麼這個時候執行個體化 instance 顯然是不合适的。這個時候,這種方式相比第 3 種方式就顯得很合理。

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總結

一般常用餓漢模式。如果需要線程安全等可以用雙重校驗鎖登記式/靜态内部類。歡迎評論區留下你觀點。

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