Java设计模式之单例模式


Java设计模式之单例模式

简介

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。

基本格式

包含三个部分:

//一个私有静态的对象
    private static Emperor singleton;
//  私有的构造方法
    private Emperor() {
    }
//  公共的返回对象的方法
    public static Emperor getSingleton() {
        return singleton = new Emperor();
    }

饿汉单例模式

    private static final Emperor singleton = new Emperor();

    //  私有的构造方法
    private Emperor() {
    }

    //  公共的返回对象的方法
    public static Emperor getSingleton() {
        return singleton;
    } 

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

懒汉单例模式

基本的懒汉单例模式

public class Emperor {
    private static Emperor singleton;

    //  私有的构造方法
    private Emperor() {
    }

    //  公共的返回对象的方法
    public static Emperor getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Emperor();
        }
        return singleton;
    }
}

不适合多线程的环境,改进,加入锁的机制

适合多线程的基本懒汉单例模式

public class Emperor {
    private static Emperor singleton;

    //  私有的构造方法
    private Emperor() {
    }

    //  公共的返回对象的方法
    public synchronized static Emperor getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Emperor();
        }
        return singleton;
    }
}

缺点:第一次加载反应慢(初始化变量),每次调用getSingleton都会同步,浪费资源

Double CheckLock(DCL)实现机制

public class Emperor {
    private static Emperor singleton;

    //  私有的构造方法
    private Emperor() {
    }

    //  公共的返回对象的方法
    public static Emperor getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Emperor.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Emperor();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

解决了每次调用getSingleton都会同步的问题,但是第一次加载反应慢(初始化变量)是懒汉单例模式的通病

但是假设线程A执行到singleton = new Emperor()这句话都三个基本操作:
1、给singleton 分配内存;

2、调用Emperor()构造函数,初始化成员变量;

3、把singleton 对象指向指定的内存空间;

但是2和3是没有先后顺序的,假设A执行132,那么现在是2然后线程B执行完1,不会初始化,B的值就是null,造成DCL失效(双重检查锁定失效),在JDK1.5之后引入关键字volatile

public class Emperor {
    private volatile static Emperor singleton;

    //  私有的构造方法
    private Emperor() {
    }

    //  公共的返回对象的方法
    public static Emperor getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Emperor.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Emperor();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

更加优雅的写法

使用静态内部类的单例模式

//  内部类中初始化
    private static class SingletonHolder{
        private static final Emperor singleton = new Emperor();
    }

    //  私有的构造方法
    private Emperor() {
    }

    //  公共的返回对象的方法
    public static Emperor getSingleton() {
       return SingletonHolder.singleton;
    }

评价上述的单例模式有三个角度:线程安全?第一次调用实例方法延迟加载?每次调用方法耗费大量资源?

对比

评价角度 懒汉 饿汉 内部类
线程安全 可以后加 天生 天生
第一次加载延迟
耗费资源 具体而定

Android在图片加载库经常使用单例模式

参考:CSDN

GitHub连接:GitHub


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