java 單例模式

zy平平仄仄發表於2024-04-14
Java單例模式

單例模式（Singleton Pattern）

　　是 Java 中最簡單的設計模式之一，這種型別的設計模式屬於建立型模式。目的是確保一個類只有一個例項，並提供一個全域性訪問點來獲取這個例項。這樣做可以節省系統資源，並且保證某些類在系統中只存在一個例項。

　　主要解決：一個全域性使用的類頻繁地建立與銷燬。

　　如何解決：判斷系統是否已經有這個單例，如果有則返回，如果沒有則建立。

　　關鍵程式碼：建構函式是私有的（private關鍵字）

　　缺點：沒有介面，不能繼承，與單一職責原則衝突，一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來例項化。

　　注意：

　　　　1、單例類只能有一個例項。

　　　　2、單例類必須自己建立自己的唯一例項。

　　　　3、單例類必須給所有其他物件提供這一例項。

　　型別：單例模式可以分為幾種型別，包括 餓漢式，懶漢式，登記式 。餓漢式單例在類載入時就建立例項，而懶漢式單例則在首次使用時建立例項。這兩種實現方式都需要考慮執行緒安全問題。

　　多執行緒情況下： 雙重檢查鎖定（double-checked locking）是一種常用的實現執行緒安全單例的方法。

======================================================== 以上八股文 來源 網上亂查的 ================================================================================================

舉個簡單小例子： 在使用資料庫時， 首先要獲取 jdbc 連結， 然後進行增刪改查操作， 每次 增加操作 ，刪除操作 ，查詢 和修改操作時， 都要獲取 jdbc 連結。

　　　　　　　　 那麼這個時候， 只儲存一個 jdbc連結 在系統中， 每次運算元據庫時 使用建立好 的JDBC 連結 就不需要每次操作 都建立了

程式碼：

/**
 * 餓漢式
 */
public class SingletonJDBC {
    private static SingletonJDBC instance = new SingletonJDBC();
    private SingletonJDBC(){}
    public static SingletonJDBC getInstance(){
        return instance;
    }
    public void JdbcMessage(){
        System.out.println(" JDBC://XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX  ");
    }
}
public static void main(String[] args) {
　　//SingletonJDBC jdbc = new SingletonJDBC();
   SingletonJDBC singletonJDBC = SingletonJDBC.getInstance();
   singletonJDBC.JdbcMessage();
}

標紅地方會報如下錯誤，private

以上程式碼 使用了static 關鍵字（static 當Java虛擬機器（JVM）載入類時，就會執行該程式碼塊）， 載入的時候就將 jdbc 給 建立好了， 可是， 在這個時候不運算元據庫，那麼就不應該 載入， 在使用的時候再載入（懶漢式出現 lazy loading）

程式碼：

/**
 * 懶漢漢式 lazy loading
 */
public class SingletonJDBC {
    private static SingletonJDBC instance;
    private SingletonJDBC(){}
    public static SingletonJDBC getInstance(){
        if (null == instance){
            instance = new SingletonJDBC();
        }
        return instance;
    }
    public void JdbcMessage(){
        System.out.println(" JDBC://XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX  ");
    }
}

出現問題了， 在使用資料庫的時候，多個地方 同時（多執行緒） 需要jdbc 連結 ，那麼當第一個 使用者 來的時候， 走 到了 null == instance 的時候， 第二個使用者來了， 也是空， 那麼 它們建立的 就不是一個 相同的 SingletonJDBC 了 ！！

驗證一下

private static SingletonJDBC instance;
    private SingletonJDBC(){}
    public static SingletonJDBC getInstance(){
        if (null == instance){
            try {
                Thread.sleep(10);
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
            instance = new SingletonJDBC();
        }
        return instance;
    }
    public void JdbcMessage(){
        System.out.println(" JDBC://XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX  ");
    }
}
public static void main(String[] args) {
   for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(() -> {
                SingletonJDBC singletonJDBC = SingletonJDBC.getInstance();
                singletonJDBC.JdbcMessage();
                System.out.println(singletonJDBC.hashCode());
            }).start();
    }
 }

結果：

這些 hashCode 不對， 不是一個 （又增加了多餘的開銷，如果是業務中的唯一資料， 這不就出問題了麼）

修改一下 加個 synchronized，程式碼如下

    public static synchronized SingletonJDBC getInstance(){
        if (null == instance){
            try {
                Thread.sleep(10);
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
            instance = new SingletonJDBC();
        }
        return instance;
    }

結果：完美解決問題 （但是， 加了synchronized 是鎖住了 SingletonJDBC 整個 物件， 每次過來 要判斷 鎖 的情況， 效率又低了【如果是上千萬資料交換】）

修改一下 （雙重檢查），程式碼如下 （ volatile 關鍵字 ） 

public class SingletonJDBC {
    private static volatile SingletonJDBC instance;
    private SingletonJDBC() {
    }
    public static SingletonJDBC getInstance() {
        if (null == instance) {
            synchronized (SingletonJDBC.class) {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (null == instance) {
                    instance = new SingletonJDBC();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public void JdbcMessage() {
        System.out.println(" JDBC://XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX  ");
    }
}

程式碼 複雜，效果不是很理想，修改一下， （登記式/靜態內部類）

/**
 * 登記式/靜態內部類
 */
public class SingletonJDBC {
    private SingletonJDBC() {
    }
    private static class SingletonJDBCHolder {
        private static final SingletonJDBC INSTANCE = new SingletonJDBC();
    }
    public static SingletonJDBC getInstance() {
        return SingletonJDBCHolder.INSTANCE;
    }
    public void JdbcMessage() {
        System.out.println(" JDBC://XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX  ");
    }
}

說明： 在類載入 時候， 是不會 載入靜態內部類的 ， 只有當呼叫 getInstance 方法時候，會顯式裝載 SingletonJDBCHolder 。這種方式同樣利用了 classloader 機制來保證初始化 instance 時只有一個執行緒。

結合上篇文章 ， （工廠模式 + 單例模式） 可以簡單的設計一個 資料庫連結複用程式碼

=============================================================== 收 工====================================================================

補充 以下內容來源 ==============================菜鳥教程=================================

列舉

是否 Lazy 初始化：否

是否多執行緒安全：是

實現難度：易

描述：這種實現方式還沒有被廣泛採用，但這是實現單例模式的最佳方法。它更簡潔，自動支援序列化機制，絕對防止多次例項化。
這種方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不僅能避免多執行緒同步問題，而且還自動支援序列化機制，防止反序列化重新建立新的物件，絕對防止多次例項化。不過，由於 JDK1.5 之後才加入 enum 特性，用這種方式寫不免讓人感覺生疏，在實際工作中，也很少用。
不能透過 reflection attack 來呼叫私有構造方法。

例項

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

經驗之談：一般情況下，不建議使用 懶漢方式，建議使用 （登記式/靜態內部類），如果涉及到反序列化建立物件時，可以嘗試使用列舉方式。如果有其他特殊的需求，可以考慮使用 雙檢鎖方式。

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