设计模式之单例模式-Singleton

来源：互联网发布：网络域名怎么注册编辑：程序博客网时间：2024/05/02 04:21

Singleton单类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，使用了单类模式的类只能有一个实例对象存在。单类模式实现了类似C语言中全局变量的功能，单类模式常用于注册/查找的服务。

单类模式的UML图如下：

单类模式有两种实现方式：饱汉模式和饿汉模式，如下：

1.饱汉单类模式例子代码：

[java] view plaincopy

public class Singleton1{
//饱汉模式，声明时就创建实例对象
public static final Singleton1 instance = new Singleton1();
//单类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 Singleton1(){}
//单类模式必须对外提供获取实例对象的方法
public static Singleton1 geInstance(){
return instance;
}
}

2.饿汉单类模式即延迟初始化单类方式，例子代码：

[java] view plaincopy

public class Singleton2{
//饿汉模式，声明时不创建实例对象
public static Singleton2 instance;
//单类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(){}
//单类模式必须对外提供获取实例对象的方法，延迟初始化的单类模式必须使用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 geInstance(){
//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单类设计模式的实现方式都隐藏有如下的问题：

(1).虽然构造方式的访问修饰符为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Singleton单类模式必须考虑这种例外情况。

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

[java] view plaincopy

private Object readResolve(){
return INSTANCE;
}

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

[java] view plaincopy

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 Singleton3 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单类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：

[java] view plaincopy

public enum Singleton4{
INSTANCE{
public void doSomething(){
……
}
};
public abstract void doSomething();
}

Singleton单类模式中只有一个INSTANCE枚举元素，枚举可以保证真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单类模式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，若单类对象直接继承自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。

若单类类继承了实现克隆方法的类，则在单类类中必须覆盖父类的克隆方法，显式抛出异常CloneNotSupportedException。

另外，实现了单类模式的类不能再有派生子类，因为构造方式是私有的，子类无法调用父类构造方法，因此达到了Final的效果。

JDK的中单态模式的应用：

java.lang.Runtime

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