美文网首页程序员架构算法设计模式和编程理论
如何让孩子爱上设计模式 —— 2.单例模式(Singleton

如何让孩子爱上设计模式 —— 2.单例模式(Singleton

作者: coder_pig | 来源:发表于2017-01-13 20:43 被阅读226次

    标签: 设计模式初涉


    描述性文字

    23种不同的设计模式,分为三大类:

    23种设计模式思维导图23种设计模式思维导图

    本节描述的是最简单烂大街的单例模式。


    1.应用场景:

    当需要保证类在内存中的对象唯一性,可以使用单例模式,
    不想创建多个实例浪费资源,或者避免多个实例由于多次调用
    而出现错误。一般写工具类,线程池,缓存,数据库等可以用到。


    2.设计思想:(保证对象的唯一性的三个步骤)

    想法 实现
    不允许其他程序用new对象 私有化该类的构造函数
    在该类中创建对象 通过new在本类中创建一个本类对象
    对外提供一个可以让其他程序获取该对象的方法 定义一个公有的方法,将在该类中所创建的对象返回

    3.各种各样的单例写法


    1.饿汉模式

    public class Singleton () {
        private static Singleton instance = new Singleton()
        private Singleton(){ }
        public static Singleton getInstance() {
            return instance;
        }
    }
    

    获取单例对象:Singleton instace = Singleton.getInstance();
    优点:类加载的时候就完成实例化,避免线程同步问题
    缺点:由于在类加载的时候就进行了实例化,所以没有达到Lazy Loading(懒加载)
    的效果,即使我们没用到这个实例,但是他还是会加载,从而造成内存浪费(可以忽略,
    最常用的一种)。


    2.懒汉模式(线程不安全,不可用)

    public class Singleton {
        private static Singleton instance = null;
        private Singleton() { }
        private static Singleton getInstance() {
            if(instance == null) {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
    

    尽管达到了懒加载,但是却存在线程安全问题,比如有两个线程,刚好都
    执行完if(instance == null),接着准备执行instance = new Singleton()
    语句,这样的结果会导致我们实例化了两个Singleton对象,这就是懒汉单例
    模式可能会引发的线程安全问题,解决这个方法,我们可以对getInstance方法加锁。


    3.懒汉模式(线程安全,但效率低,不推荐使用)

    public class Singleton { 
        private Singleton instance = null;
        private Singleton() { }
        public static synchronized Singleton getInstance() {
            if(instance == null) {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
    

    尽管保证了线程安全,但是每个线程在想要获得实例时,执行getInstance()
    方法都需要进行同步,而实例化代码只需执行一次就够了,后面获取该实例,
    直接return即可,方法进行同步效率太低,需要改进。还有一种写法是:
    synchronized (Singleton.class) { instance = new Singleton(); }
    这样一样是线程不安全的,如果你想使用懒汉模式的话,推荐使用下面的:
    DCL单例(双重检查锁定)。


    4.懒汉模式双重校验锁

    public class Singleton {
        private static volatile Singleton instance = null;
        private Singleton() { }
        public static Singleton getInstance() {
            if(instance == null) {
                synchronized(Singleton.class) {
                    if(instance == null) {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }
    

    代码中进行了两次if检查,这样就可以保证线程安全,初始化一次后,
    后面再次访问时,if检查,直接return 实例化对象。volatile是1.5后
    引入的,volatile关键字会屏蔽Java虚拟机所做的一些代码优化,会导
    致系统运行效率降低,而更好的写法是使用静态内部类来实现单例!


    5.静态内部类实现单例模式

    public class Singleton {
        private Singleton() { }
        public static final Singleton getInstance() {
            return SingletonHolder.INSTANCE;
        }
        private static class SingletonHolder {
            private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
        }
    }
    

    和饿汉式类似,两者都是通过类装载机制来保证初始化实例
    的时候只有一个线程,从而避免线程安全问题,饿汉式的
    Singleton类被加载,就会实例化,而静态内部类这种,
    当Singleton类被加载时,不会立即实例化,调用getInstance方法,
    才会装载SingletonHolder类,从而完成Singleton的实例化。


    6.枚举实现单例模式

    public enum SingletonEnum {
        INSTANCE;
        private Singleton instance;
        SingletonEnum() { 
            instance = new Singleton()
        }
        public Singleton getInstance() {
            return instance;
        }
    }
    

    访问方式:SingletonEnum.INSTANCE.method();
    INSTANCE即为SingletonEnum类型的引用,得到它就可以调用
    枚举中的方法。既避免了线程安全问题,还能防止反序列化
    重新创建新的对象,但是失去了类的一些特性,没有延时加载,
    推荐使用。


    7.使用容器实现单例模式

    public class SingletonManager {
        private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
        private Singleton() { }
        public static void registerService(String key,Object instance) {
            if(!objMap.containsKey(key)) {
                objMap.put(key,instance);
            }
        }
        public static Object getService(String key) {
            return objMap.get(key);
        }
    }
    

    将多种单例类型注入到一个统一的管理类中,在使用时根据key获取对象
    对应类型的对象。这种方式使得我们可以管理多种类型的单例,并且在使
    用时可以通过统一的接口进行获取操作,降低了用户的使用成本,也对用
    户隐藏了具体实现,降低了耦合度。


    优缺点

    优点:保持类对象唯一性,对于频繁创建和销毁的对象可以提高性能。
    缺点:扩展困难,单例的方法无法生成子类对象,要扩展的话基本要重写这个类。

    注意事项:

    在Android中如果单例对象持有Context,那么很容易引发内存泄露。
    此时需要注意传递给单例对象的Context最好是Application Context!!!


    本文代码

    https://github.com/coder-pig/DesignPatternsExample/tree/master/1.Singleton%20Pattern

    修改日志

    • 2017.1.24 增加设计模式思维导图,添加本文代码链接

    相关文章

      网友评论

        本文标题:如何让孩子爱上设计模式 —— 2.单例模式(Singleton

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/avwsbttx.html