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1:单例设计模式介绍
所谓类的单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个软件系统中,对某个类只可以存在一个对象实例,并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)
比如Hibernate的SessionFactory,它充当数据存储源的代理,并负责创建Seesion对象。SessionFactory并不是轻量级的,一般情况下,一个项目通常只需要一个SessionFactory就够,这是就会使用到单例模式
2:单例设计模式八种方式
单例模式有八种方式
- 饿汉式(静态常量)
- 饿汉式(静态代码块)
- 懒汉式(线程不安全)
- 懒汉式(线程安全,同步方法)
- 懒汉式(线程安全,同步代码块)
- 双重检查
- 静态内部类
- 枚举
粗体的表示推荐使用的单例设计模式
2.1 饿汉式(静态常量)
饿汉式(静态常量)应用实例
步骤如下
1)类的内部创建对象
2)构造器私有化(防止new)
3)向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
4)代码实现
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Singleton singleton=Singleton.returnSingleton();
Singleton singleton2=Singleton.returnSingleton();
System.out.println(singleton==singleton2);
System.out.println("singleton.hashCode()"+singleton.hashCode());//Returns a hash code value for the object
System.out.println("singleton2.hashCode()"+singleton2.hashCode());
}
}
//饿汉式(静态常量)
class Singleton{
//类的内部创建对象
private static final Singleton SINGLETON=new Singleton();
//构造器私有化(防止new)
private Singleton() {
}
//向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
public static Singleton returnSingleton() {
return SINGLETON;
}
}
优缺点说明:
- 优点:
- 这种写法比较简单,就是在类装载时就完成实例化。避免了线程同步问题
- 缺点:
- 在类装载的时候就完成实例化,没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费
- 这种方式基于classloder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,在单例模式中大多数都是调用getInstance方法,但是导致类装载的原因有很多种,因此不能确定有其他的方式(或者其他的善态方法)导致类装载,这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
- 结论:
- 这种单例模式可用,可能造成内存浪费
2.2 饿汉式(静态代码块)
饿汉式(静态代码块)应用实例
步骤如下
1)类的内部创建对象引用
2)在静态代码块中对象实例化
3)构造器私有化(防止new)
4)向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
5)代码实现
//饿汉式(静态代码块)
class Singleton1{
//类的内部创建对象引用
private static Singleton1 SINGLETON=null;
//在静态代码块中对象实例化
static {
SINGLETON=new Singleton1();
}
//构造器私有化(防止new)
private Singleton1() {
}
//向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
public static Singleton1 returnSingleton() {
return SINGLETON;
}
}
2.3 懒汉式(线程不安全)
懒汉式(线程不安全)应用实例
步骤如下
1)类的内部创建对象引用
2)构造器私有化(防止new)
3)向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
4)在公共方法中写一个if语句判断是否有对象
5)代码实现
//懒汉式(线程不安全)
class Singleton2{
//类的内部创建对象引用
private static Singleton2 singleton2=null;
//构造器私有化(防止new)
private Singleton2() {
}
//向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
public static Singleton2 returnSingleton () {
//在公共方法中写一个if语句判断是否有对象
if (singleton2==null) {
singleton2=new Singleton2();
}
return singleton2;
}
}
- 优缺点
- 起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。
- 如果在多线程下,一个线程进入了if (singleton = null)判断语句块, 还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式
- 结论: 在实际开发中,不要使用这种方式
2.4 懒汉式(线程安全,同步方法)
懒汉式(线程安全,同步方法)应用实例
步骤如下
1)类的内部创建对象引用
2)构造器私有化(防止new)
3)向外暴露一个静态的公共方法并使用synchronized关键字。(returnSingleton)
4)在公共方法中写一个if语句判断是否有对象
5)代码实现
//懒汉式(线程安全,同步代码块方法)
class Singleton4{
//类的内部创建对象引用
private static Singleton4 Singleton4=null;
//构造器私有化(防止new)
private Singleton4() {
}
//向外暴露一个静态的公共方法并使用synchronized关键字。(returnSingleton)
public static synchronized Singleton4 returnSingleton () {
//在公共方法中写一个if语句判断是否有对象
if (Singleton4==null) {
Singleton4=new Singleton4();
}
return Singleton4;
}
- 优缺点
- 解决了线程安全问题
- 效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行returnSingleton 方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了, 后面的想获得这类实例。直接return就行了。方法进行同步数率太低
- 结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式
2.5 懒汉式(线程安全,同步代码块)
懒汉式(线程安全,同步代码块)应用实例
步骤如下
1)类的内部创建对象引用
2)构造器私有化(防止new)
3)向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
4)在公共方法中写一个if语句判断是否有对象,如果无对象则用同步代码块方法创建对象
5)代码实现
//懒汉式(线程安全,同步代码块方法)
class Singleton4{
//类的内部创建对象引用
private static Singleton4 Singleton4=null;
//构造器私有化(防止new)
private Singleton4() {
}
//向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
public static Singleton4 returnSingleton () {
//在公共方法中写一个if语句判断是否有对象,如果无对象则用同步代码块方法创建对象
if (Singleton4==null) {
synchronized (Singleton4.class) {
Singleton4=new Singleton4();
}
}
return Singleton4;
}
}
不推荐使用
2.6 双重检查
双重检查应用实例
步骤如下
1)类的内部创建对象引用
2)构造器私有化(防止new)
3)向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
4)实现双重检查
5)代码实现
//双重检查
class Singleton5{
//类的内部创建对象引用
private static Singleton5 Singleton5=null;
//构造器私有化(防止new)
private Singleton5() {
}
//向外暴露一个静态的公共方法。(returnSingleton)
public static Singleton5 returnSingleton () {
//实现双重检查
//避免反复进行方法同步
if (Singleton5==null) {
synchronized (Singleton5.class) {
//实例化代码只用执行一次,后面再次访问时
//,判断if (singleton== null),直接return实例化对象
if (Singleton5==null) {
Singleton5=new Singleton5();
}
}
}
return Singleton5;
}
}
- 优缺点
- Double Check概念是多线程开发中常使用到的,如代码中所示,我们进行了两次if(singleton==nulI)检查,这样就可以保证线程安全了。
- 这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if (singleton== null),直接return实例化对象,也避免的反复进行方法同步
- 线程安全:延迟加载,效率较高
- 结论:在实际开发中 ,推荐使用这种单例设计模式
2.7 静态内部类
静态内部类应用实例
步骤如下
1)类的内部创建对象引用
2)构造器私有化(防止new)
3)写一个静态内部类
4)向外暴露一个静态的公共方法,并在公共方法中返回静态内部类的静态对象。(returnSingleton)
5)代码实现
//静态内部类
class Singleton6{
//类的内部创建对象引用
//volatile常用于保持内存可见性和防止指令重排序。
private static volatile Singleton6 Singleton6=null;
//构造器私有化(防止new)
private Singleton6() {
}
//写一个静态内部类
private static class Singleton7{
private static final Singleton6 SINGLETON6=new Singleton6();
}
//向外暴露一个静态的公共方法,并在公共方法中返回静态内部类的静态对象。(returnSingleton)
public static Singleton6 returnSingleton () {
return Singleton7.SINGLETON6;
}
- 优缺点
- 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程.
- 静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化时,调用getlnstance方法,才会装载SingletonInstance类,从而完成Singletoa的实例化,
- 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。
- 优点:避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高
- 结论:推荐使用
2.8 枚举
//使用枚举
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Singleton singleton=Singleton.returnSingleton();
Singleton singleton2=Singleton.returnSingleton();
System.out.println(singleton==singleton2);
System.out.println("singleton.hashCode()"+singleton.hashCode());//Returns a hash code value for the object
System.out.println("singleton2.hashCode()"+singleton2.hashCode());
}
}
enum Singleton8{
instance;//属性
public void sayOk() {
System.out.println("ok");
}
}
- 优缺点
- 不仅可以避免多线程同步问题,而且可以防止反序列化重新创建新的对象
- 结论:推荐使用
3 :单例模式注意事项和细节说明
- 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一一个对象, 节省了系统资源,对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能
- 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获取对象的方法,而不是使用new
- 单例模式使用的场景: 需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即:重量级对象),但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session工厂等)