单例模式
来源:互联网 发布:楚天手动编程g代码结尾 编辑:程序博客网 时间:2024/05/20 18:48
单例模式
单例模式的介绍:
单例模式又叫做单态模式或者单件模式。他要保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。也就是说在运行中,只会存在一个实例。
单例模式可分为有状态的和无状态的。有状态的单例对象一般也是可变的单例对象,多个单态对象在一起就可以作为一个状态仓库一样向外提供服务。没有状态的单例对象也就是不变单例对象,仅用做提供工具函数。
单例模式的实现
一个类的对象的产生是由类构造函数来完成的,如果想限制对象的产生,一个办法就是将构造函数变为私有的(至少是受保护的),使得外面的类不能通过引用来产生对象;同时为了保证类的可用性,就必须提供一个自己的对象以及访问这个对象的静态方法。
单例模式——饿汉式
public class Singleton {
//在自己内部定义自己一个实例
//注意这是 private 只供内部调用
private static Singleton instance = new Singleton();
//如上面所述,将构造函数设置为私有
private Singleton(){
}
//静态工厂方法,提供了一个供外部访问得到对象的静态方法
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
单例模式——懒汉式
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
//设置为私有的构造函数
private Singleton(){
}
//静态工厂方法
public static synchronized Singleton getInstance() {
//这个方法比上面有所改进
if (instance==null)
instance=new Singleton();
return instance;
}
}
两种方式的差异
在第二种方式中,对静态工厂方法进行了同步处理,原因很明显——为了防止多线程环境中产生多个实例;而在第一种方式中则不存在这种情况。在第二种方式中将类对自己的实例化延迟到第一次被引用的时候。而在第一种方式中则是在类被加载的时候实例化,这样多次加载会照成多次实例化。但是第二种方式由于使用了同步处理,在反应速度上要比第一种慢一些
单例模式的应用场景
(1)资源共享的情况下,避免由于资源操作时导致的性能或损耗等。如上述中的日志文件,应用配置。
(2)控制资源的情况下,方便资源之间的互相通信。如线程池等。
例子:
1. Windows的Task Manager(任务管理器)就是很典型的单例模式(这个很熟悉吧),想想看,是不是呢,你能打开两个windows task manager吗? 不信你自己试试看~
2. windows的Recycle Bin(回收站)也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中,回收站一直维护着仅有的一个实例。
3. 网站的计数器,一般也是采用单例模式实现,否则难以同步。
4. 应用程序的日志应用,一般都何用单例模式实现,这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态,因为只能有一个实例去操作,否则内容不好追加。
5. Web应用的配置对象的读取,一般也应用单例模式,这个是由于配置文件是共享的资源。
6. 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池,主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗,这种效率上的损耗还是非常昂贵的,因为何用单例模式来维护,就可以大大降低这种损耗。
7. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式,这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
8. 操作系统的文件系统,也是大的单例模式实现的具体例子,一个操作系统只能有一个文件系统。
单例模式的陷阱
多个虚拟机
当系统中的单例类被拷贝运行在多个虚拟机下的时候,在每一个虚拟机下都可以创建一个实例对象。在使用了 EJB、JINI、RMI 技术的分布式系统中,由于中间件屏蔽掉了分布式系统在物理上的差异,所以对你来说,想知道具体哪个虚拟机下运行着哪个单例对象是很困难的。
因此,在使用以上分布技术的系统中,应该避免使用存在状态的单例模式,因为一个有状态的单例类,在不同虚拟机上,各个单例对象保存的状态很可能是不一样的,问题也就随之产生。而且在 EJB 中不要使用单例模式来控制访问资源,因为这是由 EJB 容器来负责的。在其它的分布式系统中,当每一个虚拟机中的资源是不同的时候,可以考虑使用单例模式来进行管理。
多个类加载器
当存在多个类加载器加载类的时候,即使它们加载的是相同包名,相同类名甚至每个字节都完全相同的类,也会被区别对待的。因为不同的类加载器会使用不同的命名空间(namespace)来区分同一个类。因此,单例类在多加载器的环境下会产生多个单例对象。
也许你认为出现多个类加载器的情况并不是很多。其实多个类加载器存在的情况并不少见。在很多 J2EE 服务器上允许存在多个 servlet 引擎,而每个引擎是采用不同的类加载器的;浏览器中 applet 小程序通过网络加载类的时候,由于安全因素,采用的是特殊的类加载器,等等。这种情况下,由状态的单例模式也会给系统带来隐患。因此除非系统由协调机制,在一般情况下不要使用存在状态的单例模式。
错误的同步处理
在使用上面介绍的懒汉式单例模式时,同步处理的恰当与否也是至关重要的。不然可能会达不到得到单个对象的效果,还可能引发死锁等错误。因此在使用懒汉式单例模式时一定要对同步有所了解。不过使用饿汉式单例模式就可以避免这个问题。
串行化(可序列化)
为了使一个单例类变成可串行化的,仅仅在声明中添加"implements Serializable"是不够的。因为一个串行化的对象在每次返串行化的时候,都会创建一个新的对象,而不仅仅是一个对原有对象的引用。为了防止这种情况,可以在单例类中加入 readResolve 方法。 关于
这个方法的具体情况请参考《Effective Java》一书第 57 条建议。其实对象的串行化并不仅局限于上述方式,还存在基于 XML 格式的对象串行化方式。这种方式也存在上述的问题,所以在使用的时候要格外小心。
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