单例模式
来源:互联网 发布:声音变换软件 编辑:程序博客网 时间:2024/06/08 11:05
背景介绍:
对于一些对象我们可能需要确保只被实例化一个,否则可能会出问题,比如:打日志(为了确保日志的顺序,因此只能实例化一个)、windows的任务管理器、数据库线程池、还有回收站等,这些都需要确保类必须只能被实例化一个,这种场景对应的设计模式也叫作单例模式(singleton pattern)。
单例模式(singleton pattern),确保一个类只有一个实例,并且提供一个全局访问点。
在介绍单例模式之前,对于类中的某个资源只被实例化一次,我们很容易想到的是类的静态变量,但是静态变量使用起来没有那么好用,因此,推荐单例模式。
知识点:Java中实现单例模式需要:1、私有的构造器;2、一个public静态方法;3、一个private静态变量。
分析:很容易想到,为了不让类被外部类随意实例化,我们需要一个私有的构造器,然后,然后,我们通过一个private静态变量来存储实例化的数据,是全局的但是又不被外部直接访问,再通过一个public静态方法来获取该值,如果不存在就实例化,如果存在就返回。很容易写出如下代码:
存在问题的单例实现:
public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){ if(uniqueInstance == null){ #1 uniqueInstance = new Singleton(); #2 } return uniqueInstance; #3 }}
分析:
上述代码在多线程下,可能会有问题。比如有两个线程,刚开始的时候,线程1、线程2同时运行到#1,则此时线程1执行uniqueInstance= new Singleton();线程2也执行uniqueInstance= new Singleton();这样就被实例化了两次,也就不是单例模式了。也有可能线程1执行到#2,线程2执行到#1,则仍会如上述情况一样被实例化了两次。
不推荐的改进单例模式:public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; private Singleton(){ } public static synchronized Singleton getInstance(){ if(uniqueInstance == null){ uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; }}
分析:
在getInstance()方法上增加synchronized关键字,这样所有所有进入该方法的线程都需要等待其他线程,确保只有一个线程执行方法体。
缺点:每次调用该方法,都需要进行同步,影响性能。
推荐的单例模式:
我们知道其实之所以加同步方法,是因为在首次调用单例时,可能存在同时实例话多个,因此,我们只需要保证uniqueInstance= new Singleton()这句话只被调用一次,而如果即被uniqueInstance!= null实例化之后就直接返回uniqueInstance该值,不用每次都进行同步,消耗性能。
代码如下:public class Singleton { private volatile static Singleton uniqueInstance; private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){ if(uniqueInstance == null){ synchronized(Singleton.class){ if (uniqueInstance == null){ uniqueInstance = new Singleton(); } } } return uniqueInstance; }}
这段代码重要的是这句:
确保只有一个线程能够进入该同步包围的方法内部,当下一个线程能够进入时,会先判断uniqueInstance是否等于null,如果为空则实例化,如果不为空,则直接返回已经实例化的值。
补充:volatile关键字确保,当uniqueInstance变量被初始化成Singleton单例时,多个线程正确处理uniqueInstance变量。(这是因为如果不加这个volatile,则uniqueInstance的值仍在缓存中,而多个线程间的值是通过主存来获取的,加入volatile确保缓存中的额值直接刷入主存中,具体可以去查看并发编程中的相关知识)。
另外一种单例模式:public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance = new Singleton(); private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){ return uniqueInstance; }}
分析:
通过上面的分析,我们知道在判断是够uniqueInstance为null时,可能会存在实例化多次的问题,因此,可以将实例化的工作,放在静态字段中(静态字段本身具有原子性),这种在Java代码中也是第一次被调用的时候才会对其实例化,而且只实例化一次。
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