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创建型设计模式(五)单例模式

时间:2019-07-21 18:23:06      阅读:107      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:多个   静态内部类   初始   有一个   single   就会   eve   stat   ati   

一、一句话背景

假如公司有一台打印机,我们要使用它,但是不能把他带回家,当然也没必要为了只是因为偶尔打印文件而自己在家里买一台,这种情况可以把打印机看作一个单例,下面来分析一下

二、使用场景

当您想控制实例数目,节省系统资源的时候。

三、模型分析

公司的打印机:单例对象

自己在家买的打印机 : 新的实例对象

四、代码分析

1.懒汉式,线程不安全

是否 Lazy 初始化:

是否多线程安全:

实现难度:

描述:这种方式是最基本的实现方式,这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized,所以严格意义上它并不算单例模式。
这种方式 lazy loading 很明显,不要求线程安全,在多线程不能正常工作。

/**
 * 1、懒汉式,线程不安全
 */
public class SingletonOne {
    private static SingletonOne instance;

    private SingletonOne() {
    }

    //没有同步锁
    public static SingletonOne getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonOne();
        }
        return instance;
    }
}

 

2、懒汉式,线程安全

是否 Lazy 初始化:

是否多线程安全:

实现难度:

描述:这种方式具备很好的 lazy loading,能够在多线程中很好的工作,但是,效率很低,99% 情况下不需要同步。
优点:第一次调用才初始化,避免内存浪费。
缺点:必须加锁 synchronized 才能保证单例,但加锁会影响效率。
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键(该方法使用不太频繁)。

/**
 * 2、懒汉式,线程安全
 */
public class SingletonTwo {
    private static SingletonTwo instance;

    private SingletonTwo() {
    }

    //同步锁加在方法上,使得外部调用时要遵循同步机制
    public static synchronized SingletonTwo getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonTwo();
        }
        return instance;
    }
}

 

3、饿汉式

是否 Lazy 初始化:

是否多线程安全:

实现难度:

描述:这种方式比较常用,但容易产生垃圾对象。
优点:没有加锁,执行效率会提高。
缺点:类加载时就初始化,浪费内存。
它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题,不过,instance 在类装载时就实例化,虽然导致类装载的原因有很多种,在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法, 但是也不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。

/**
 * 3、饿汉式
 */
public class SingletonThree {
    //类加载时就初始化对象(基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题,classloader类的loadClass有锁)
    private static SingletonThree instance = new SingletonThree();

    private SingletonThree() {
    }

    public static SingletonThree getInstance() {
        return instance;
    }
}

4、双检锁/双重校验锁(DCL,即 double-checked locking)

JDK 版本:JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化:

是否多线程安全:

实现难度:较复杂

描述:这种方式采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。
getInstance() 的性能对应用程序很关键。

/**
 * 4、双检锁/双重校验锁(DCL,即 double-checked locking)
 */
public class SingletonFour {
    //volatile的作用是作为指令关键字,确保本条指令不会因编译器的优化而省略,防止多个地方调用singleton时造成多线程问题
    private volatile static SingletonFour singleton;

    private SingletonFour() {
    }

    public static SingletonFour getSingletonFour() {
        if (singleton == null) {
            //singleton初始化的锁
            synchronized (SingletonFour.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new SingletonFour();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

5、登记式/静态内部类

是否 Lazy 初始化:

是否多线程安全:

实现难度:一般

描述:这种方式能达到双检锁方式一样的功效,但实现更简单。对静态域使用延迟初始化,应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,它跟第 3 种方式不同的是:第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了,那么 instance 就会被实例化(没有达到 lazy loading 效果),而这种方式是 Singleton 类被装载了,instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用,只有通过显式调用 getInstance 方法时,才会显式装载 SingletonHolder 类,从而实例化 instance。想象一下,如果实例化 instance 很消耗资源,所以想让它延迟加载,另外一方面,又不希望在 Singleton 类加载时就实例化,因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载,那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候,这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。

/**
 * 5、登记式/静态内部类
 */
public class SingletonFive {
    /*
    私有化内部类的原因:
     1.把SingletonFive生成的对象私有化
     2.若实例化 instance 很消耗资源,所以想让它延迟加载,
       另外一方面,又不希望在 Singleton 类加载时就实例化,
       因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载,
       那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的,所以放在一个私有化内部类里面,用到的时候再去调用并初始化。
    */
    private static class SingletonFiveHolder {
        private static final SingletonFive INSTANCE = new SingletonFive();
    }

    private SingletonFive() {
    }

    public static final SingletonFive getInstance() {
        return SingletonFiveHolder.INSTANCE;
    }
}

6、枚举

JDK 版本:JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化:

是否多线程安全:

实现难度:

描述:这种实现方式还没有被广泛采用,但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁,自动支持序列化机制,绝对防止多次实例化。
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。不过,由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,也很少用。
不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

/**
 * 6、枚举
 */
public enum SingletonSix {
    //INSTANCE其实就代表一个枚举对象,SingletonSix instance = SingletonSix.INSTANCE;就可以调用到
    INSTANCE;

    public void whateverMethod() {
    }
}

 

 

 

创建型设计模式(五)单例模式

标签:多个   静态内部类   初始   有一个   single   就会   eve   stat   ati   

原文地址:https://www.cnblogs.com/riches/p/11221041.html

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