Java23种设计模式之单例模式
一、单例模式简介
单例模式是Java设计模式中常见的一种模式。主要分为懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例;
单例模式的特点: 1、单例类只能有一个实例; 2、单例类必须自己创建自己的唯一的实例; 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例;
二、饿汉式单例
public class SingleTonModel { private SingleTonModel(){}
private static final SingleTonModel singt=new SingleTonModel(); public static SingleTonModel getInstance(){
return singt;
}
}
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。
三、懒汉式单例
简单的例子:
public class SingleTonModel { private SingleTonModel(){}
private static SingleTonModel singt=null; public static SingleTonModel getInstance(){
if(singt==null){
singt=new SingleTonModel();
}
return singt;
}
}
(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,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:(课外知识可以了解线程安全)
改造一:在静态方法上添加关键词:synchronized,进行同步
public class SingleTonModel { private SingleTonModel(){}
private static SingleTonModel singt=null; public static synchronized SingleTonModel getInstance(){
if(singt==null){
singt=new SingleTonModel();
}
return singt;
}
}
虽然通过同步保障了线程安全,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。
改造二:在判断不存在实例时才进行同步
public class SingleTonModel { private SingleTonModel(){}
private static SingleTonModel singt=null; public static SingleTonModel getInstance(){
if(singt==null){
synchronized(SingleTonModel.class){
if(singt==null){
singt=new SingleTonModel();
}
}
}
return singt;
}
}
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。
改造三:添加内部静态类
public class SingleTonModel { private SingleTonModel(){} private static class lanSingleton{
private static final SingleTonModel singt=new SingleTonModel();
} public static final SingleTonModel getInstance(){
return lanSingleton.singt;
}
}
利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种。
四、登记式单例(很少用)
/类似Spring里面的方法,将类名注册,下次从里面直接获取。
public class Singleton3 {
private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
static{
Singleton3 single = new Singleton3();
map.put(single.getClass().getName(), single);
}
//保护的默认构造子
protected Singleton3(){}
//静态工厂方法,返还此类惟一的实例
public static Singleton3 getInstance(String name) {
if(name == null) {
name = Singleton3.class.getName();
System.out.println("name == null"+"--->name="+name);
}
if(map.get(name) == null) {
try {
map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return map.get(name);
}
//一个示意性的商业方法
public String about() {
return "Hello, I am RegSingleton.";
}
public static void main(String[] args) {
Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);
System.out.println(single3.about());
}
}
登记式单例实际上维护了一组单例类的实例,将这些实例存放在一个Map(登记薄)中,对于已经登记过的实例,则从Map直接返回,对于没有登记的,则先登记,然后返回。
课外小知识:
1、什么是线程安全
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作,或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题,那就是线程安全的。
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