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2-1 单例模式

时间:2018-03-01 23:23:43      阅读:197      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:type   环境   img   初始化   alt   logs   global   string   nis   

单例模式

一、引入

皇帝与臣子

一个类只能生成一个对象(皇帝),其他所有类对这个对象的依赖都是同一个,体现到代码上如下:

/**
 * @Author: Zephyr
 * @Description: 定义一个私有的构造器,Emperor自己可以new一个对象,但其他类不能new当前对象,其他类只能通过静态的getInstance方法获取Emperor对象
 * @Date: 2018/3/1 19:09
 */
public class Emperor {
    private static final Emperor emperor= new Emperor();

    //私有构造器
    private Emperor() { }

    //静态实例获取
    public static Emperor getInstance(){
        return emperor;
    }

    public static String say(){
        return "无事退朝";
    }
}

/**
 * 每天臣子都会面对同一个皇帝
 */
class Minister{
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Emperor e = Emperor.getInstance();
            System.out.println("上朝第"+(i+1)+"天,皇帝说"+e.say());
        }
    }
}
  • 执行结果:

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二、定义

  • 关键词:【自行实例化】、【Cloneable接口】

定义:

Ensure a class has only one instance,and provide a global point of access to it
确保每个类只有一个实例,自行实例化并向整个系统提供这个实例

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代码清单7-3

/**
 * @Author: Zephyr
 * @Description: 代码清单7-3 单例模式通用代码(饿汉式:类加载时就创建实例,线程安全)
 * @Date: 2018/3/1 19:49
 */
public class HungrySingleton {
    private static final HungrySingleton s = new HungrySingleton();

    //私有构造器,其他类无法new当前类实例
    private HungrySingleton() {
    }

    //通过此方法向外部提供当前类实例
    public static final HungrySingleton getInstance(){
        return s;
    }

    //类中的其他方法,尽量用static
    //todo 为什么尽量用static修饰?
    public static void otherMethod(){

    }
}

三、应用

优点

  • 减少内存开支(比如:需要频繁创建或者销毁一个对象)
  • 减少系统的性能开销(比如:产生一个对象需要较多的资源)
  • 避免对资源的多重占用(比如:IO流操作过程中,只存在一个inputStream实例,则可以避免对同一个文件同时进行操作)
  • 可以用于在系统中设置全局访问点,优化和共享资源访问(比如:系统全局的计数器,整个系统共用)

缺点

  • 拓展困难(没有接口,只能通过修改代码实现修改)
  • 对测试不利(单例类没有完成则无法进行测试,没有接口也不能使用mock方式创建虚拟对象)
  • 与单一职责原则相违背(一个类应该只实现一个逻辑,而不应该关心其是否单例,是否单例应该取决于业务环境)

使用场景举例

  • 要求生成唯一序列号的环境
  • 整个系统中需要一个共享数据点或者共享数据(比如:全局计数器)
  • 创建一个对象需要太多的资源
  • 需要定义大量的静态常量和静态方法(比如:工具类,也可以直接全部声明为static)

注意事项
在高并发环境下可能引发线程安全问题,推荐使用饿汉式(解决方式:添加关键字synchronized)

/**
 * @Author: Zephyr
 * @Description: 代码清单7-4 线程不安全的单例(懒汉式:用到时再创建实例,线程不安全)
 * @Date: 2018/3/1 20:15
 */
public class LazySingleton {
    private static LazySingleton s = null;
    
    private LazySingleton() {
    }
    
    //public static final 【synchronized】 LazySingleton getInstance(){
    public static final LazySingleton getInstance(){
        if(s==null){
            s = new LazySingleton();
        }
        return s;
    }
}
  • 单例类不要实现Clonable接口(clone()方法的调用不通过构造器,因此即使仅有私有构造器,如果实现了Clonable接口,仍然可以通过clone()方法复制对象从而产生多个实例)

四、扩展

有上限的多例模式:有固定数量实例的类。
核心逻辑:首先通过静态代码块生成指定数量的对象存入私有列表,再通过getInstance()方法随机返回列表中的某个对象
对应代码实现如图(代码中使用了ArrayList存放实例,考虑到线程安全问题可以使用):

/**
 * @Author: Zephyr
 * @Description: 代码清单7-6 臣子参拜皇帝的过程(有上限的多例模式)
 * @Date: 2018/3/1 20:29
 */
public class EmperorExpend {
    //对象属性
    private String name;

    //设置实例数量
    private static Integer maxNum=3;

    //私有构造器
    private EmperorExpend(String name) {
        this.name = name;
    }

    //对象(皇帝)列表
    private static List<EmperorExpend> emperorList = new ArrayList<EmperorExpend>();

    //静态代码块,用于产生固定数量的对象(皇帝)
    static{
        for (Integer i = 0; i < maxNum; i++) {
            emperorList.add(new EmperorExpend("皇帝0"+(i+1)));
        }
    }

    //随机参见一个皇帝
    public static EmperorExpend getInstance(){
        Random r = new Random();
        return emperorList.get(r.nextInt(maxNum));
    }

    //皇帝发话
    public String say() {
        return name;
    }
}

class MinisterExpend{
    public static void main(String[] args) {
        //有10个大臣
        int ministerNum=10;
        for (int i = 0; i < ministerNum; i++) {
            EmperorExpend e = EmperorExpend.getInstance();
            System.out.println("第"+(i+1)+"个大臣参拜的是:"+e.say());
        }
    }
}

效果如图:

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五、最佳实践

单例模式是23个设计模式中最简单的模式,应用也非常广泛。Spring中默认每个Bean都是单例的,优点是这样Spring就可以管理这些Bean的生命周期。
如果设置了非单例模式(Prototype类型),则Bean初始化后的管理交给J2EE容器,Spring容器不再跟踪管理这些Bean的生命周期

2-1 单例模式

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原文地址:https://www.cnblogs.com/laizonghao/p/8490570.html

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