剑指offer-chapter2-面试题2-单例模式(java)

题目:设计一个类,我们只能生成该类的一个实例。

解法如下:

package problem2;

/**
 * 问题:设计一个类,我们只能生成该类的一个实例。
 * Created by fengyuwusong on 2018/1/15 15:04.
 */

/**
 * 懒汉式加载
 * 只适合单线程环境(不好)
 * 注解:Singleton的静态属性instance中,只有instance为null的时候才创建一个实例,构造函数私有,确保每次都只创建一个,避免重复创建。
 * 缺点:只在单线程的情况下正常运行,在多线程的情况下,就会出问题。例如:当两个线程同时运行到判断instance是否为空的if语句,
 * 并且instance确实没有创建好时,那么两个线程都会创建一个实例。
 */
class Singleton1 {
    private Singleton1() {
    }

    private static Singleton1 instance = null;

    public static Singleton1 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton1();
        }
        return instance;
    }
}

/**
 * 改进懒汉式,多线程情况下可用(效率不好)
 * 注解:在解法一的基础上加上了同步锁,使得在多线程的情况下可以用。例如:当两个线程同时想创建实例,由于在一个时刻只有一个线程能得到同步锁,
 * 当第一个线程加上锁以后,第二个线程只能等待。第一个线程发现实例没有创建,创建之。第一个线程释放同步锁,第二个线程才可以加上同步锁,执行下面的代码。
 * 由于第一个线程已经创建了实例,所以第二个线程不需要创建实例。保证在多线程的环境下也只有一个实例。
 * 缺点:每次通过getInstance方法得到singleton实例的时候都有一个试图去获取同步锁的过程。而众所周知,加锁是很耗时的。能避免则避免。
 */

class Singleton2 {
    private Singleton2() {
    }

    private static Singleton2 instance = null;

    public static synchronized Singleton2 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton2();
        }
        return instance;
    }
}

/**
 * 加同步锁时,前后两次判断实例是否存在(可行)
 * 注解:只有当instance为null时,需要获取同步锁,创建一次实例。当实例被创建,则无需试图加锁。
 * 缺点:用双重if判断,复杂,容易出错。
 */
class Singleton3 {
    private Singleton3() {
    }

    private volatile static Singleton3 instance = null;

    public static Singleton3 getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton3.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton3();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

/**
 * 饿汉式
 * 注解:初试化静态的instance创建一次。如果我们在Singleton类里面写一个静态的方法不需要创建实例,它仍然会早早的创建一次实例。而降低内存的使用率。
 * 缺点:没有lazy loading的效果,从而降低内存的使用率。
 */
class Singleton4 {
    private Singleton4() {
    }

    public static Singleton4 instance = new Singleton4();

    public static Singleton4 getInstance() {
        return instance;
    }
}

/**
 * 静态内部
 * 注解:定义一个私有的内部类,在第一次用这个嵌套类时,会创建一个实例。而类型为SingletonHolder的类,只有在Singleton.getInstance()中调用,
 * 由于私有的属性,他人无法使用SingleHolder,不调用Singleton.getInstance()就不会创建实例。
 * 优点:达到了lazy loading的效果,即按需创建实例。
 */
class Singleton5 {
    private Singleton5() {
    }

    private static class SingletonHolder {
        private final static Singleton5 instance = new Singleton5();
    }

    public static Singleton5 getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

/**
 * effect java中推荐写法
 * 优点
 * (1)自由序列化。
   (2)保证只有一个实例。
   (3)线程安全。
 */
enum Singleton6{
    INSTANCE;
    public void otherMethods(){
        System.out.println("单例里面的方法~");
    }
}

拓展问题: 定义一个表示总统的类型President,可以从改类型继承出FrechPresident和AmericanPresident, 这些派生类只能产生一个实例。

解法如下:

package problem2;

/**
 * 问题拓展: 定义一个表示总统的类型President,可以从改类型继承出FrechPresident和AmericanPresident,
 * 这些派生类只能产生一个实例。
 * Created by fengyuwusong on 2018/1/15 15:42.
 */
class President {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}


class FrenchPresident extends President {
    private FrenchPresident() {
    }

    private static class Nested {
        private final static FrenchPresident instance = new FrenchPresident();
    }

    public static FrenchPresident getInstance() {
        return Nested.instance;
    }

    public static void main(String[] args) {
        FrenchPresident s1 = FrenchPresident.getInstance();
        FrenchPresident s2 = FrenchPresident.getInstance();

        System.out.println(s1.hashCode());
        System.out.println(s2.hashCode());

    }
}

class AmericanPresident {
    private AmericanPresident() {
    }

    public static AmericanPresident getInstance() {
        return Nested.instance;
    }

    private static class Nested {

        public static final AmericanPresident instance = new AmericanPresident();
    }

    public static void main(String[] args) {
        AmericanPresident s1 = AmericanPresident.getInstance();
        AmericanPresident s2 = AmericanPresident.getInstance();

        System.out.println(s1.hashCode());
        System.out.println(s2.hashCode());

    }

}
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