設計模式之—單例模式

定義:單例模式,是一種常用的軟件設計模式。在它的核心結構中只包含一個被稱爲單例的特殊類。通過單例模式可以保證系統中一個類只有一個實例。即一個類只有一個對象實例。
應用場景:
單例模式的經典使用場景:
1.資源共享的情況下,避免由於資源操作時導致的性能或損耗等。如上述中的日誌文件,應用配置。
2.控制資源的情況下,方便資源之間的互相通信。如線程池等。
應用場景舉例:
1.外部資源:每臺計算機有若干個打印機,但只能有一個PrinterSpooler,以避免兩個打印作業同時輸出到打印機。內部資源:大多數軟件都有一個(或多個)屬性文件存放系統配置,這樣的系統應該有一個對象管理這些屬性文件
2. Windows的Task Manager(任務管理器)就是很典型的單例模式(這個很熟悉吧),想想看,是不是呢,你能打開兩個windows task manager嗎? 不信你自己試試看哦~
3. windows的Recycle Bin(回收站)也是典型的單例應用。在整個系統運行過程中,回收站一直維護着僅有的一個實例。
4. 網站的計數器,一般也是採用單例模式實現,否則難以同步。
5. 應用程序的日誌應用,一般都何用單例模式實現,這一般是由於共享的日誌文件一直處於打開狀態,因爲只能有一個實例去操作,否則內容不好追加。
6. Web應用的配置對象的讀取,一般也應用單例模式,這個是由於配置文件是共享的資源。
7. 數據庫連接池的設計一般也是採用單例模式,因爲數據庫連接是一種數據庫資源。數據庫軟件系統中使用數據庫連接池,主要是節省打開或者關閉數據庫連接所引起的效率損耗,這種效率上的損耗還是非常昂貴的,因爲何用單例模式來維護,就可以大大降低這種損耗。
8. 多線程的線程池的設計一般也是採用單例模式,這是由於線程池要方便對池中的線程進行控制。
9. 操作系統的文件系統,也是大的單例模式實現的具體例子,一個操作系統只能有一個文件系統。
10. HttpApplication 也是單位例的典型應用。熟悉ASP.Net(IIS)的整個請求生命週期的人應該知道HttpApplication也是單例模式,所有的HttpModule都共享一個HttpApplication實例.

實現單利模式的原則和過程:
1.單例模式:確保一個類只有一個實例,自行實例化並向系統提供這個實例
2.單例模式分類:餓單例模式(類加載時實例化一個對象給自己的引用),懶單例模式(調用取得實例的方法如getInstance時纔會實例化對象)(java中餓單例模式性能優於懶單例模式,c++中一般使用懶單例模式)
3.單例模式要素:
a.私有構造方法
b.私有靜態引用指向自己實例
c.以自己實例爲返回值的公有靜態方法

1.餓漢式:單例實例在類裝載時就構建,急切初始化。(預先加載法)

/**
* 餓漢式(推薦)
*
*/
public class Test {
private Test() {
}
public static Test instance = new Test();
public Test getInstance() {
return instance;
}
}

優點
1.線程安全
2.在類加載的同時已經創建好一個靜態對象,調用時反應速度快
缺點
資源效率不高,可能getInstance()永遠不會執行到,但執行該類的其他靜態方法或者加載了該類(class.forName),那麼這個實例仍然初始化

2.懶漢式:單例實例在第一次被使用時構建,延遲初始化。

class Test {
private Test() {
}
public static Test instance = null;
public static Test getInstance() {
if (instance == null) {
//多個線程判斷instance都爲null時,在執行new操作時多線程會出現重複情況
instance = new Singleton2();
}
return instance;
}
}

優點:
避免了餓漢式的那種在沒有用到的情況下創建事例,資源利用率高,不執行getInstance()就不會被實例,可以執行該類的其他靜態方法。
缺點:
懶漢式在單個線程中沒有問題,但多個線程同事訪問的時候就可能同事創建多個實例,而且這多個實例不是同一個對象,雖然後面創建的實例會覆蓋先創建的實例,但是還是會存在拿到不同對象的情況。解決這個問題的辦法就是加鎖synchonized,第一次加載時不夠快,多線程使用不必要的同步開銷大。

3.雙重檢測

class Test {
private Test() {
}
public static Test instance = null;

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

}

優點
資源利用率高,不執行getInstance()就不被實例,可以執行該類其他靜態方法
缺點
第一次加載時反應不快,由於java內存模型一些原因偶爾失敗

4.靜態內部類

class Test {
private Test() {
}

    private static class SingletonHelp {
            static Test instance = new Test();
    }

    public static Test getInstance() {
            return SingletonHelp.instance;
    }

}

優點
資源利用率高,不執行getInstance()不被實例,可以執行該類其他靜態方法
缺點
第一次加載時反應不夠快

總結:
一般採用餓漢式,若對資源十分在意可以採用靜態內部類,不建議採用懶漢式及雙重檢測

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