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java大牛告诉你用上设计模式让你代码更加高大上之单例模式(一)

作者:大龄程序猿小武

软件开发的小伙伴都知道常用的java软件设计模式有23种,按大类可以分成三大类别:

创建型模式:共5种:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式:共7种:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式:共11种:策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

平时我经常用到的就是单例模式、工厂模式、还有就是策略模式。好废话不多说,今天给大家深入来讲解下单例模式的分析:

单例模式的特点:

1.单例只有一个实例

2.单例类必须自己创建自己的唯一实例

3.单例类必须给所有其他对象提供这一实例

单例使用场景

1.比如一个公司只有一个有效的法人,那么我们针对法人对象就要用到单例的设计。

2. 操作文件管理的时候,在操作一个文件的时候,有可能多个线程同时操作一个文件的问题,所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行控制。

3.一些设备管理器常常设计为单例模式,比如一个电脑有两台打印机,在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

单例模式的有优缺点

优点:

1、在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例(比如管理学院首页页面缓存)。

2.避免对资源的多重占用(比如写文件操作)。

缺点:没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。

单例模式常见的模式

1.懒汉模式,线程不安全

这种方式是最基本的实现方式,这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized,所以严格意义上它并不算单例模式。

这种方式 lazy loading 很明显,不要求线程安全,在多线程不能正常工作。

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2.懒汉式,线程安全

说明:这种方式具备很好的 lazy loading,能够在多线程中很好的工作,但是,效率很 低,99% 情况下不需要同步。

优点:第一次调用才初始化,避免内存浪费。

缺点:必须加锁 synchronized 才能保证单例,但加锁会影响效率。

getInstance() 的性能对应用程序不是很关键(该方法使用不太频繁)。

3.饿汉模式

这种方式比较常用,但容易产生垃圾对象。

优点:没有加锁,执行效率会提高。

缺点:类加载时就初始化,浪费内存。

它基于 classloader 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,虽然导致类装载的原因有很多种,在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法, 但是也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 显然没有达到 lazy loading 的效果。

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4.双检锁/双重校验锁

这种方式采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。

getInstance() 的性能对应用程序很关键。

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5.登记式/静态内部类

这种方式能达到双检锁方式一样的功效,但实现更简单。对静态域使用延迟初始化,应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,它跟第 3 种方式不同的是:第 3 种方式只要 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,只有通过显式调用 getInstance 方法时,才会显式装载 SingletonHolder 类,从而实例化 instance。想象一下,如果实例化 instance 很消耗资源,所以想让它延迟加载,另外一方面,又不希望在 Singleton 类加载时就实例化,因为不能确保 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,这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。

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总结

一般常用饿汉模式。如果需要线程安全等可以用双重校验锁登记式/静态内部类。欢迎评论区留下你观点。

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