设计模式1——Singleton设计模式

来源:互联网 发布:vue.js什么时候发布的 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 13:55

Singleton单例模式是最简单的设计模式,它的主要作用是保证在程序运行生命周期中,使用了单例模式的类只能有一个实例对象存在。单例模式实现了类似C语言中全局变量的功能,单例模式常用于注册/查找的服务。

单例模式的UML图如下:

        单例模式有两种实现方式:饱汉模式和饿汉模式,如下:

1、饱汉单例模式例子代码:

public class Singleton1 {

      //饱汉模式,声明时就创建实例对象

    public static final Singleton1 instance = new Singleton1();

    //单例模式的构造方法必须为private,以避免通过构造方法创建实例,并且必须显示声明构造方法,以防止使用默认构造方法

   private Singleton1(){}

   //单例模式必须对外提供获取实例对象的方法

   public static Singleton1 getInstance() {

           return instance;

   }

}

2、饿汉单例模式即延迟初始化单例方式,例子代码:

public class Singleton2{

     //饿汉模式,声明时不创建实例对象

    public static Singleton2 instance;

   //单例模式的构造方法必须为private,以避免通过构造方法创建对象实例,并且必须显示声明构造方法,以防止使用默认构造方法

  private Singleton2(){}

    //单例模式必须对外提供获取实例对象的方法,延迟初始化的单例模式必须使用synchronized同步关键字,否则多线程情况下很容易产生多个实例对象

    public static synchronized Singleton2 getInstance(){

          //延迟初始化,只有当第一次使用时才创建对象实例

        if(instance == null) {

                return new Singleton2();

        }

       return instance;

   }

}

一般认为饱汉模式要比饿汉模式更加安全。

上面两种Singleton单例设计模式的实现方式偶隐藏有如下的问题:

(1)虽然构造方法的访问修饰符为private,即除了自身以外其他任何类都无法调用,但是通过反射机制的setAccessiable(true)方法可以访问私有方法和属性。因此Single单例模式必须考虑这种例外情况。

(2)对象实例化之后再反序列化时会生成新的对象,因此当Singleton单例模式类实现序列化接口时,必须显式声明所有的字段为transient,并且提供如下的readResolve方法来防止通过序列化破坏单例模式:

private Object readResolve() {

        return INSTANCE;

}

3、使用Lazy initialization holder class模式实现单态:

public class Singleton3 {

   //类级的内部类,也就是静态的成员式内部类,该内部类的实例与外部类的实例没有绑定关系,而且只有被调用到才会装载,从而实现了延迟加载

 private static class SingletonHolder {

     //静态初始化器,由JVM来保证线程安全

    private static Sinleton3 instance = new Singleton3();

}

//私有化构造方法

private Singleton3(){

 }

public static Singleton3 getInstance(){

     return SingletonHolder.instance;

}

当getInstance方法第一次被调用的时候,它第一次读取SingletonHolder.instance,导致SingletonHolder类得到初始化;而这个类在装载并被初始化的时候,会初始化它的静态域,从而创建Singleton的实例,由于是静态的域,因此只会被虚拟机在装载类的时候初始化一次,并由虚拟机来保证它的线程安全性。

这个模式的优势在于,getInstance方法并没有被同步,并且只是执行一个域的访问,因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。

4、在JDK1.5之后引入了Enum枚举,因此在JDK1.5之后Singleton单例模式又有了第三种实现方式,也是最好的实现方式,例子如下:

public enum Singleton4{

     INSTANCE{

           public void doSomething(){

                     ...

           }

    };

   public abstract void doSomething();

}

Singleton单例模式中只有一个INSTANCE枚举元素,枚举可以保证整个程序生命周期中只有一个实例对象存在,同时还避免了常规Singleton单例模式private构造方法被反射调用和序列化问题(枚举提供了序列化保证机制,确保多次序列化和反序列化不会创建多个实例对象)。

注意:java中除了构造方法可以创建对象实例以外,还可以通过克隆方法(clone()是Object中的protected方法)来创建对象,若单例对象直接继承自Object对象,则如果没有提供具体clone方法实现,则当调用克隆方法创建对象时,会抛出运行时的异常CloneNotSupportedException。若单例类继承了实现克隆方法的类,则在单例类中必须覆盖父类的克隆方法,显式抛出异常CloneNotSupportedException。另外,实现了单例模式的类不能再有派生子类,因为构造方法是私有的,子类无法调用父类构造方法,因此达到了Final的效果。

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