单件模式--软件设计模式
来源:互联网 发布:上古卷轴5怪物数据 编辑:程序博客网 时间:2024/05/19 14:19
如果给对象开一个全局变量,那么必须在一开始就创建好对像,而这样会造成资源浪费,而单件模式则是在需要时才创建对象。
单件模式的定义:确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。建造全局访问点暂知此两种方式:单件模式和声明全局变量
下面是经典单件模式代码,没有考虑全局变量。
public class Singleton{ private static Singleton uniqueInstance;//用一个静态变量记录Singleton类的唯一实例 private Singleton(){}//构造器声明为私有的,只有Singleton类内才能调用//注意:构造函数是私有的 public static Singleton getInstance(){//若我们不需要这个实例,它就永远不会产生。这就是“延迟实例化”(lazy instantiaze) if(uniqueInstance == null){ uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; } }
上述代码if语句为“延迟实例化”,即实例是在调用该方法的时候创建的或以前很早就创建出来了。它的类图也相当简单,只有三点:静态成员,私有构造方法,以及获得实例的静态方法。
但是这种方式对线程来说是不安全的,如果两个现成同时进入到if的处理代码中,就会造成创建了两个Singleton实例。
下面是处理多线程问题:
方法1:只把get instance( )变成同步(关键词:synchronized)方法。
//每个线程在进入这个方法之前,要先等候别的线程离开该方法。 public static synchronized Singleton getInstance(){ if(uniqueInstance == null){ uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; }synchronized关键字迫使每个线程进入这个方法之前,要先等候别的线程离开该方法。也就是说,不会有两个线程同时进入这个方法。但是这多线程就变成了串行,失效了。
方法2:使用“急切”创造实例,而不用“延迟实例化”。
public class Singleton{ //在静态初始化器(static initializer)中创建单件。保证了线程安全(thread safe)。 private static Singleton uniqueInstance = new Singleton(); private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ return uniqueInstance; } }//JVM保证在任何线程访问uniqueInstance静态变量之前,一定先创建此实例。这种方法虽然保证了线程的安全,但是造成了资源的浪费。
方法3:“双重检查加锁”,在getInstance( )中减少使用同步
/** * 双重检查加锁单件模式实现 */ public class Singleton { private volatile static Singleton uniqueInstace; //私有构造器,使单件类只能通过getInstance()获取 private Singleton() { } //保证singleton的唯一实例 public static synchronized Singleton getInstance(){ if(singleton == null){ synchronized (Singleton.class) { if(uniqueInstace == null) singleton = new Singleton(); } } return singleton; }}
volatile关键字确保:当uniqueInstace变量被初始化成Singleton实例时,多个线程正确地处理uniqueInstace变量。
总结;
1.单件模式:确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点
2.我们正在把某个类设计成自己管理的一个单独实例,同时也避免其他类再自行产生实例。要想取得单件实例,通过单件类是唯一的途径。
3.我们也提供这个实例的全局访问点:当你需要实例时,向类查询,它会返回单个实例。前面的例子利用延迟实例化的方式创建单件,这种做法对资源敏感的对象特别重要。
注意:不在单件模式中使用继承!
附:相关问答(Head First 设计模式P185)1.单件模式只有一个类,应该是很简单的模式,但是问题似乎不少
答:固然正确地实现单件模式需要一点技巧,但是阅读完这篇文章之后,你已经具备了用正确的方式实现单件模式的能力。当你需要控制实例个数时,还是应当使用单件模式。
2.难道我不能创建一个类,把所有的方法和变量都定义为静态的,把类直接当作一个单件?
答:如果你的类自给自足,而且不依赖于复杂的初始化,那么你可以这么做。但是,因为静态初始化的控制是在CLR受伤,这么做有可能导致混乱,特别是当有许多类牵涉其中的时候。这么做常常会造成一些微妙的,不容易发现的和初始uade次序有关的bug。除非你有绝对的必要使用类的单件,否则还是建议使用对象的单件
3.类应该做一件事,而且只做一件事。类如果能做两件事,就会被认为是不好的OO设计,单件有没有违反这样的观念?
答:你说的是“一个类,一个责任”原则。没错,你似的对的,但见类不只负责管理自己的实例,并提供全局访问,还在应用程序中担当角色,所以也可以被视为是两个责任。尽管如此,由类管理自己的实例的做法并不少见。这可以让整体设计更简单。更何况,许多开发人员都已经熟悉了单件模式的这种做法。
4.我想把单件类当成超类,设计出子类,但是我遇到了问题,究竟可以不可以继承单件类?
答:继承单件类会遇到一个问题,就是构造器是私有的。你不能用私有构造器来扩展类。所以你必须把单件的构造器改成公共的或受保护的。但是这么一来就不算真正的单件了,因为别的类也可以实例化他。
如果你果真把构造器的访问权限改了,还有另一个问题出现,单件的实现是利用静态变量,直接继承会导致所有的派生类共享同一个实例变量,这可能不是你想要的。
5.我还是不了解为何全局变量比单件模式差。
答:在.net中,全局变量基本上就是对对象的静态引用。在这样的情况下使用全局变量会有一些缺点,我们已经提到了其中的一个:急切实例化VS延迟实例化。但是我们要记住这个模式的目的:确保类只有一个实例并提供全局访问,但是不能确保只有一个实例。全局变量也会变相鼓励开发人员,用许多全局变量指向许多小对象来造成这样的现象,但单件仍然可能被滥用。
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