設計模式之---單例模式

一樂樂發表於2022-06-07
設計模式單例

☺ 對於單例模式，個人學習需要掌握

  • 注意答案的重點標黑了。對於單例模式，掌握，我下面這幾點就很棒棒。

1、知道什麼是單例：

答：一個類有且僅有一個例項，[單例]，單例模式保證了系統記憶體中該類只存在一個物件，節省了系統資源，對於一些需要頻繁建立銷燬的物件，使用單例模式可以提高系統效能。例項化物件的時候，是通過相應的方法，而不是直接new

2、單例模式的意義：節省系統資源

答：[一個類僅僅有一個唯一的物件，並且提供一個全域性的訪問點]，節省系統資源。具體場景：例如公共的全域性配置。

公共的全域性配置在系統執行時候，就需要載入一些配置和屬性，這些配置和屬性是一定存在了，又是公共的，同時需要在整個生命週期中都存在，所以只需要一份就行，使用單例模式實現。

3、單例模式的使用場景

答：需要頻繁的進行建立和銷燬的物件、經常用到的重量級物件(建立物件時耗時很多或耗費資源很多)、工具類物件、頻繁訪問資料庫或檔案的物件(比如資料來源、session工廠等）

4、單例模式的方式

  • 個人需要掌握：很簡單的餓漢式(靜態常量/靜態程式碼塊)、懶漢式(雙重檢查)、靜態內部類
  • 瞭解開發中推薦使用的模式是餓漢式(靜態常量/靜態程式碼塊)、雙重檢查 (懶漢式的改良實用版)、 靜態內部類、 列舉方式
  • 在掌握雙重檢查的時候，可以先了解一下不推薦在開發使用的懶漢式的三種情況(執行緒不安全、執行緒安全[同步方法]、執行緒安全[同步程式碼塊])
  • 面試寫單例模式[餓漢、懶漢]的話，就寫寫餓漢式(靜態常量/靜態程式碼塊)、懶漢式(雙重檢查[懶漢式的改良實用版])

5、單例模式利用了jvm的特點[在靜態內部類的模式中]

■ 靜態內部類優缺點:(利用了jvm的兩個特點，起到了懶載入、執行緒安全的作用)

  • 懶載入：利用了jvm裝載的特點：當外部類載入的時候，內部靜態類不會被載入，從而保證了懶載入。
  • 執行緒安全：當類在進行初始化的時候，別的執行緒是無法進入的。通過類的靜態屬性只會在第一次載入類的時候初始化，保證了執行緒安全。



一、什麼是單例模式：

在java中的定義是：一個類有且僅有一個例項，[單例]，並且自行例項化向整個系統提供。

(1) 單例模式保證了系統記憶體中該類只存在一個物件，節省了系統資源，對於一些需要頻繁建立銷燬的物件，使用單例模式可以提高系統效能

(2) 當想例項化一個單例類的時候，必須要記住使用相應的獲取物件的方法，而不是使用new

二、實現單例的步驟：

1、構造器私有化，防止new，導致多個例項，而是在類內部建立物件

2、向外暴露一個靜態的公共方法 getInstance



三、單例的方式

■ 單例模式有八種方式：

餓漢式(靜態常量/靜態程式碼塊)

懶漢式(執行緒不安全/執行緒安全，同步方法/執行緒安全，同步程式碼塊)

雙重檢查

靜態內部類

列舉


★ 餓漢式和懶漢式區別：

餓漢式：在類內部一開始初始化時就建立好例項，而懶漢式是需要用的時候才去建立例項



■ 餓漢式(靜態常量/靜態程式碼塊)

在開發中推薦使用，尤其是該類的例項會用到，避免了造成記憶體的浪費，如果該類的例項不用，則會造成記憶體的浪費。

/**
* 餓漢式(靜態常量)
*/
public class Singleton{
    private static final Singleton singleton  = new Singleton();//餓漢式，初始化時就建立好了例項[使用了final常量-->餓漢式(靜態常量)]
    
    private Singleton(){}//構造器私有化，防止new，導致多個例項
    
    public static Singleton getInstance(){//向外暴露一個靜態的公共方法  getInstance
        return singleton;
    }
}

/**
* 餓漢式(靜態程式碼塊)
*/
public class Singleton{
    private static Singleton singleton  = new Singleton();//餓漢式，初始化時就建立好了例項
    
    //程式碼塊[使用了static程式碼塊-->餓漢式(靜態程式碼塊)]
    static{
        singleton = new Singleton();
    }
    
    private Singleton(){}//構造器私有化，防止new，導致多個例項
    
    public static Singleton getInstance(){//向外暴露一個靜態的公共方法  getInstance
        return singleton;
    }
}

■ 餓漢式(靜態常量) 和 餓漢式（靜態程式碼塊) 的優點、缺點：相同

□ 優點：實現較為簡單，在類載入時就完成了例項化，避免了多執行緒同步問題

□ 缺點：在類載入時就完成了例項化（使類載入的情況有很多種，不一定是呼叫getInstance()方法使類進行載入的），沒有達到懶載入的效果。如果程式從始至終未用到該例項，則造成了空間浪費


■ 懶漢式(執行緒不安全/ 執行緒安全，同步方法 / 執行緒安全，同步程式碼塊)

□ 懶漢式(執行緒不安全)

public class Singleton{
    private Singleton(){}//構造器私有化，防止new，導致多個例項
    private static Singleton singleton;
    public static Singleton getInstance(){//向外暴露一個靜態的公共方法  getInstance
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
    
}

■ 懶漢式(執行緒不安全) 優缺點：起到懶載入的效果，但是只適合在單執行緒下使用（開發中不推薦使用）

□ 執行緒不安全原因：如果在多執行緒下，一個執行緒進入了if (singleton == null)判斷語句塊，還未來得及往下執行，另一個執行緒也通過了這個判斷語句，這時便會產生多個例項。所以在多執行緒環境下不可使用這種方式


□ 懶漢式(執行緒安全，同步方法)

public class Singleton{
    private Singleton(){}//構造器私有化，防止new，導致多個例項
    private static Singleton singleton;
    //同步方法，synchronized直接加在方法上
    public static synchronized Singleton getInstance(){//向外暴露一個靜態的公共方法  getInstance
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }

}

■ 懶漢式(執行緒安全，同步方法) 優缺點：起到懶載入的效果，執行緒安全，但是呼叫效率低（開發中不推薦使用）


□ 懶漢式(執行緒安全，同步程式碼塊)

public class Singleton{
    private Singleton(){}//構造器私有化，防止new，導致多個例項
    private static Singleton singleton;
    public static Singleton getInstance(){//向外暴露一個靜態的公共方法  getInstance
        if(singleton == null){
            //同步程式碼塊，synchronized是單獨作為程式碼塊使用
            synchronized (Singleton.class){
                singleton = new Singleton();
            }     
        }
        return singleton;
    }
}

■ 懶漢式(執行緒安全，同步程式碼塊) 優缺點：起到懶載入的效果，但是只適合在單執行緒下使用（開發中不推薦使用）

□ 執行緒不安全原因：和 □ 懶漢式(執行緒不安全)一樣。


■ 雙重檢查

public class Singleton{
    private Singleton(){}//構造器私有化，防止new，導致多個例項
    private static volatile Singleton singleton;
    public static Singleton getInstance(){//向外暴露一個靜態的公共方法  getInstance
        //第一層檢查
        if(singleton == null){
            //同步程式碼塊
            synchronized (Singleton.class){
                 //第二層檢查
                if(singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }

        }
        return singleton;
    }

}

雙重檢查優缺點：解決了同步程式碼塊方式的執行緒安全問題。

其實就是上面的 □ 懶漢式(執行緒安全，同步程式碼塊)的優化改良版。

■ 靜態內部類

public class Singleton{
    private Singleton(){}//構造器私有化，防止new，導致多個例項
    //靜態內部類,在其內部以靜態常量的方式例項化物件
    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton singleton = new Singleton();//常量靜態屬性，例項化物件[初始化]
    }
    public static Singleton getInstance(){//向外暴露一個靜態的公共方法  getInstance
        return SingletonInstance.singleton;
    }
}

■ 靜態內部類優缺點:(利用了jvm的兩個特點，起到了懶載入、執行緒安全的作用)

  • 懶載入：利用了jvm裝載的特點：當外部類載入的時候，內部靜態類不會被載入，從而保證了懶載入。
  • 執行緒安全：當類在進行初始化的時候，別的執行緒是無法進入的。通過類的靜態屬性只會在第一次載入類的時候初始化，保證了執行緒安全。
1.當外部類 Singleton被裝載時，靜態內部類 SingletonInstance不會被立即裝載，實現懶載入
2.當外部類 Singleton呼叫getInstance()時，靜態內部類 SingletonInstance只被裝載一次，在初始化靜態內部類SingletonInstance的靜態常量屬性 singleton，保證了執行緒安全。

■ 列舉方式

enum Singleton{
    INSTANCE;
    public void method(){
//            操作方法
    }

}

■ 列舉方式優缺點: 執行緒安全，效率高，還可防止反序列化重新建立新的物件.



四、單例的使用場景

需要頻繁的進行建立和銷燬的物件、

建立物件時耗時過多或 耗費資源過多(即：重量級物件)，但又經常用到的物件、工具類物件、頻繁訪問資料庫或檔案的物件(比如資料來源、session工廠等）





如果本文對你有幫助的話記得給一樂點個贊哦，感謝！

相關文章