單例模式
說到單例模式,從字面意思上就能夠理解,就是讓程序中只存在單個實例,這樣做有什麼好處呢?
主要優點:
1、提供了對唯一實例的受控訪問。
2、由於在系統內存中只存在一個對象,因此可以節約系統資源,對於一些需要頻繁創建和銷燬的對象單例模式無疑可以提高系統的性能。
3、允許可變數目的實例。
主要缺點:
1、由於單利模式中沒有抽象層,因此單例類的擴展有很大的困難。
2、單例類的職責過重,在一定程度上違背了“單一職責原則”。
3、濫用單例將帶來一些負面問題,如爲了節省資源將數據庫連接池對象設計爲的單例類,可能會導致共享連接池對象的程序過多而出現連接池溢出;如果實例化的對象長時間不被利用,系統會認爲是垃圾而被回收,這將導致對象狀態的丟失。
設計步驟:
1,私有化構造函數,
2,成員變量私有化
3,提供公有的靜態方法,
4,在方法中發揮所需對象
單例模式的分類(共有八種單例模式的寫法)(餓漢式和懶漢式)
單例模式的八種寫法
1、餓漢式(靜態常量)[可用]
public class Singleton {
private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
優點:這種寫法比較簡單,就是在類裝載的時候就完成實例化。避免了線程同步問題。
缺點:在類裝載的時候就完成實例化,沒有達到Lazy Loading的效果。如果從始至終從未使用過這個實例,則會造成內存的浪費。
2、餓漢式(靜態代碼塊)[可用]
public class Singleton {
private static Singleton instance;
static {
instance = new Singleton();
}
private Singleton() {}
public Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
這種方式和上面的方式其實類似,只不過將類實例化的過程放在了靜態代碼塊中,也是在類裝載的時候,就執行靜態代碼塊中的代碼,初始化類的實例。優缺點和上面是一樣的。
3、懶漢式(線程不安全)[不可用]
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
這種寫法起到了Lazy Loading的效果,但是只能在單線程下使用。如果在多線程下,一個線程進入了if (singleton == null)判斷語句塊,還未來得及往下執行,另一個線程也通過了這個判斷語句,這時便會產生多個實例。所以在多線程環境下不可使用這種方式。
4、懶漢式(線程安全,同步方法)[不推薦用]
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
解決上面第三種實現方式的線程不安全問題,做個線程同步就可以了,於是就對getInstance()方法進行了線程同步。
缺點:效率太低了,每個線程在想獲得類的實例時候,執行getInstance()方法都要進行同步。而其實這個方法只執行一次實例化代碼就夠了,後面的想獲得該類實例,直接return就行了。方法進行同步效率太低要改進。
5、懶漢式(線程安全,同步代碼塊)[不可用]
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
singleton = new Singleton();
}
}
return singleton;
}
}
由於第四種實現方式同步效率太低,所以摒棄同步方法,改爲同步產生實例化的的代碼塊。但是這種同步並不能起到線程同步的作用。跟第3種實現方式遇到的情形一致,假如一個線程進入了if (singleton == null)判斷語句塊,還未來得及往下執行,另一個線程也通過了這個判斷語句,這時便會產生多個實例。
6、雙重檢查[推薦用]
public class Singleton {
private static volatile Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
Double-Check概念對於多線程開發者來說不會陌生,如代碼中所示,我們進行了兩次if (singleton == null)檢查,這樣就可以保證線程安全了。這樣,實例化代碼只用執行一次,後面再次訪問時,判斷if (singleton == null),直接return實例化對象。
優點:線程安全;延遲加載;效率較高。
7、靜態內部類[推薦用]
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
這種方式跟餓漢式方式採用的機制類似,但又有不同。兩者都是採用了類裝載的機制來保證初始化實例時只有一個線程。不同的地方在餓漢式方式是隻要Singleton類被裝載就會實例化,沒有Lazy-Loading的作用,而靜態內部類方式在Singleton類被裝載時並不會立即實例化,而是在需要實例化時,調用getInstance方法,纔會裝載SingletonInstance類,從而完成Singleton的實例化。
類的靜態屬性只會在第一次加載類的時候初始化,所以在這裏,JVM幫助我們保證了線程的安全性,在類進行初始化時,別的線程是無法進入的。
優點:避免了線程不安全,延遲加載,效率高。
8、枚舉[推薦用]
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}
藉助JDK1.5中添加的枚舉來實現單例模式。不僅能避免多線程同步問題,而且還能防止反序列化重新創建新的對象。可能是因爲枚舉在JDK1.5中才添加,所以在實際項目開發中,很少見人這麼寫過。
優點
系統內存中該類只存在一個對象,節省了系統資源,對於一些需要頻繁創建銷燬的對象,使用單例模式可以提高系統性能。
缺點
當想實例化一個單例類的時候,必須要記住使用相應的獲取對象的方法,而不是使用new,可能會給其他開發人員造成困擾,特別是看不到源碼的時候。
適用場合
- 需要頻繁的進行創建和銷燬的對象;
- 創建對象時耗時過多或耗費資源過多,但又經常用到的對象;
- 工具類對象;
- 頻繁訪問數據庫或文件的對象。