JAVA基础——设计模式之单列模式
一:单例设计模式
Singleton是一种创建型模式,指某个类采用Singleton模式,则在这个类被创建后,只可能产生一个实例供外部访问,并且提供一个全局的访问点。
单例设计模式的特点:
- 单例类只能有一个实例
- 单例必须创建对象
- 单例类需要对外提供该对象
核心知识点如下:
将采用单例设计模式的类的构造方法私有化(采用private修饰)。
- 在其内部产生该类的实例化对象,并将其封装成private static类型。
- 定义一个静态方法返回该类的实例。
二:单例式的分类
1.饿汉模式:
优点是:
- 写起来比较简单,
- 而且不存在多线程同步问题,
- 避免了synchronized所造成的性能问题;
缺点是:
- 当类被加载的时候,会初始化static的instance
- 静态变量被创建并分配内存空间,从这以后,这个static的instance对象便一直占着这段内存(即便你还没有用到这个实例),
- 当类被卸载时,静态变量被摧毁,并释放所占有的内存,因此在某些特定条件下会耗费内存。

/**
* 方法一
* 单例模式的实现:饿汉式,线程安全 但效率比较低
*/
public class SingletonTest {
// 定义一个私有的构造方法
private SingletonTest() {
}
// 将自身的实例对象设置为一个属性,并加上Static和final修饰符
private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();
// 静态方法返回该类的实例
public static SingletonTest getInstancei() {
return instance;
} }

2.饱汉式(懒汉式)
优点是:
- 写起来比较简单,
- 当类被加载的时候,静态变量static的instance未被创建并分配内存空间
- 当getInstance方法第一次被调用时,初始化instance变量,并分配内存,因此在某些特定条件下会节约了内存
缺点是:
- 并发环境下很可能出现多个SingletonTest实例。

/**
*方法二
* 单例模式的实现:饱汉式,非线程安全
*
*/
public class SingletonTest {
// 定义私有构造方法(防止通过 new SingletonTest()去实例化)
private SingletonTest() {
}
// 定义一个SingletonTest类型的变量(不初始化,注意这里没有使用final关键字)
private static SingletonTest instance;
// 定义一个静态的方法(调用时再初始化SingletonTest,但是多线程访问时,可能造成重复初始化问题)
public static SingletonTest getInstance() {
if (instance == null)
instance = new SingletonTest();
return instance;
}
}

3.方法二的简单优化版
优点是:使用(同步锁)synchronized关键字避免多线程访问时,出现多个类的实例。 缺点是:同步方法频繁调用时,效率略低。

/**
*方法三
* 单例模式的实现:饱汉式,线程安全简单实现
*
*/
public class SingletonTest {
// 定义私有构造方法(防止通过 new SingletonTest()去实例化)
private SingletonTest() {
}
// 定义一个SingletonTest类型的变量(不初始化,注意这里没有使用final关键字)
private static SingletonTest instance;
// 定义一个静态的方法(调用时再初始化SingletonTest,使用synchronized 避免多线程访问时,可能造成重的复初始化问题)
public static synchronized SingletonTest getInstance() {
if (instance == null)
instance = new SingletonTest();
return instance;
}
}

4单例模式的最佳实现
- 内存占用地
- 效率高
- 线程安全
- 多线程操作原子性。

/**
* 方法四
* 单例模式最优方案
* 线程安全 并且效率高
*
*/
public class SingletonTest {
// 定义一个私有构造方法
private SingletonTest() {
}
//定义一个静态私有变量(不初始化,不使用final关键字,使用volatile保证了多线程访问时instance变量的可见性,避免了instance初始化时其他变量属性还没赋值完时,被另外线程调用)
private static volatile SingletonTest instance;
//定义一个共有的静态方法,返回该类型实例
public static SingletonTest getIstance() { // 对象实例化时与否判断(不使用同步代码块,instance不等于null时,直接返回对象,提高运行效率)
if (instance == null) { //同步代码块(对象未初始化时,使用同步代码块,保证多线程访问时对象在第一次创建后,不再重复被创建)
synchronized (SingletonTest.class) { //未初始化,则初始instance变量
if (instance == null) {
instance = new SingletonTest();
}
}
}
return instance;
}
}

(事实上,可以通过Java反射机制来实例化private类型的构造方法,此时基本上会使所有的Java单例实现失效。本帖不讨论反射情况下问题,默认无反射,也是常见的面试已经应用场景)
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