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Java中的单例模式详解

概念:

Java中的单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种这里主要介绍三种:懒汉式单例,饿汉式单例,登记式单例(这种最好)。

单例模式的特点:

1.单例类只有一个实例

2.单例类必须自己创建自己的唯一实例

3.单例类必须给其他的对象提供这一实例

单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。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。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。

1.懒汉式单例(经典的单例模式)

/* 
 * 经典单例模式 ,在第一次调用getInstance()的时候实例化自己
 */  
public class Singleton {  
  private  static  Singleton  singleton=null;
  private  Singleton (){} 
  public static  Singleton getInstance(){
 if(singleton==null)
            return  new Singleton();
 else  return singleton;
}
}  

Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

(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.

例如,线程A和线程B同时第一次运行到如下语句

if (instance == null){ …}此时2个线程的判断都为true,所以就都进行了一次实例化new Singleton ()。

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。

1、在getInstance方法上加同步

public static synchronized Singleton getInstance() {  
        if (single == null) {    
            single = new Singleton();  
        }  
        return singleton;  
} 

2.添加块锁(双重锁检查)

public static Singleton getInstance() {  
        if (singleton == null) {    
            synchronized (Singleton.class) {    
              if (singleton == null) {    
                  singleton = new Singleton();  
              }    
            }    
        } else  
        return singleton;  
    } 

饿汉单例模式

/* 
 * 饿汉一步到位方式 
 */  
public class Singleton<span style="font-family: Arial;">1{  </span>
    private static final Singleton1 instance = new Singleton2();  
    private Singleton1(){};  
    public static Singleton getInstance(){  
        return instance;  
    }  
} 

饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。

饿汉式和懒汉式区别

从名字上来说,饿汉和懒汉,

饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了,

而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。

1、线程安全:

饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,

懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。

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

登记式模式

(holder)
?public class Singleton {
    private Singleton() {} //构造方法是私有的,从而避免外界利用构造方法直接创建任意多实例。
    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.SINGLETON;
    }
    private static class Holder {
      private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();
    }
}

三种模式的优缺点

懒汉式:

优点:第一次调用才初始化,避免内存浪费。

缺点:必须加锁synchronized 才能保证单例,(如果两个线程同时调用getInstance方法,会chuxia)但加锁会影响效率。

饿汉式:
优点:没有加锁,执行效率会提高。

缺点:类加载时就初始化,浪费内存。

登记:内部类只有在外部类被调用才加载,产生SINGLETON实例;又不用加锁。此模式有上述两个模式的优点,屏蔽了它们的缺点,是最好的单例模式。

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