java设计模式之单例模式
来源:互联网 发布:手机虚拟陀螺仪软件 编辑:程序博客网 时间:2024/06/06 13:01
单例模式,常见的三种形式:懒汉模式,饿汉模式及登记式单例。
单例模式特点:
1.单例类只能有一个实例
2.单例类必须自己创建自己的唯一实例
3.单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
应用方面:
在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例
三种形式总结:
常用的是饿汉模式,饿汉模式天生线程安全不会出现问题,但是,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成。
懒汉模式本身是非线程安全的,虽然可以通过一些方式实现线程安全,但是,其在资源加载和性能方面有区别。(3种情况 具体实现见下面)
第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的,
第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗
第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种。
具体实现:
1.懒汉式单例
- //懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己
- public class Singleton {
- private Singleton() {}
- private static Singleton single=null;
- //静态工厂方法
- public static Singleton getInstance() {
- if (single == null) {
- single = new Singleton();
- }
- return single;
- }
- }
(事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论,姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。)
但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全,如果你第一次接触单例模式,对线程安全不是很了解,可以先跳过下面这三小条,去看饿汉式单例,等看完后面再回头考虑线程安全的问题:
1、在getInstance方法上加同步
- public static synchronized Singleton getInstance() {
- if (single == null) {
- single = new Singleton();
- }
- return single;
- }
2、双重检查锁定
- public static Singleton getInstance() {
- if (singleton == null) {
- synchronized (Singleton.class) {
- if (singleton == null) {
- singleton = new Singleton();
- }
- }
- }
- return singleton;
- }
3、静态内部类
- public class Singleton {
- private static class LazyHolder {
- private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
- }
- private Singleton (){}
- public static final Singleton getInstance() {
- return LazyHolder.INSTANCE;
- }
- }
二、饿汉式单例
- //饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化
- public class Singleton1 {
- private Singleton1() {}
- private static final Singleton1 single = new Singleton1();
- //静态工厂方法
- public static Singleton1 getInstance() {
- return single;
- }
- }
三、登记式单例(可忽略)
- //类似Spring里面的方法,将类名注册,下次从里面直接获取。
- public class Singleton3 {
- private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
- static{
- Singleton3 single = new Singleton3();
- map.put(single.getClass().getName(), single);
- }
- //保护的默认构造子
- protected Singleton3(){}
- //静态工厂方法,返还此类惟一的实例
- public static Singleton3 getInstance(String name) {
- if(name == null) {
- name = Singleton3.class.getName();
- System.out.println("name == null"+"--->name="+name);
- }
- if(map.get(name) == null) {
- try {
- map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());
- } catch (InstantiationException e) {
- e.printStackTrace();
- } catch (IllegalAccessException e) {
- e.printStackTrace();
- } catch (ClassNotFoundException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- return map.get(name);
- }
- //一个示意性的商业方法
- public String about() {
- return "Hello, I am RegSingleton.";
- }
- public static void main(String[] args) {
- Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);
- System.out.println(single3.about());
- }
- }
登记式单例实际上维护了一组单例类的实例,将这些实例存放在一个Map(登记薄)中,对于已经登记过的实例,则从Map直接返回,对于没有登记的,则先登记,然后返回。
这里我对登记式单例标记了可忽略,我的理解来说,首先它用的比较少,另外其实内部实现还是用的饿汉式单例,因为其中的static方法块,它的单例在类被装载的时候就被实例化了。
以下是一个单例类使用的例子,以懒汉式为例,这里为了保证线程安全,使用了双重检查锁定的方式:
- public class TestSingleton {
- String name = null;
- private TestSingleton() {
- }
- private static volatile TestSingleton instance = null;
- public static TestSingleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- synchronized (TestSingleton.class) {
- if (singleton == null) {
- singleton = new TestSingleton();
- }
- }
- }
- return instance;
- }
- public String getName() {
- return name;
- }
- public void setName(String name) {
- this.name = name;
- }
- public void printInfo() {
- System.out.println("the name is " + name);
- }
- }
可以看到里面加了volatile关键字来声明单例对象,既然synchronized已经起到了多线程下原子性、有序性、可见性的作用,为什么还要加volatile呢,原因已经在下面评论中提到,
还有疑问可参考http://www.iteye.com/topic/652440
和http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html
- public class TMain {
- public static void main(String[] args){
- TestStream ts1 = TestSingleton.getInstance();
- ts1.setName("jason");
- TestStream ts2 = TestSingleton.getInstance();
- ts2.setName("0539");
- ts1.printInfo();
- ts2.printInfo();
- if(ts1 == ts2){
- System.out.println("创建的是同一个实例");
- }else{
- System.out.println("创建的不是同一个实例");
- }
- }
- }
运行结果:
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