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Java設計模式系列之單例模式

編輯:JAVA編程入門知識

單例模式的定義

一個類有且僅有一個實例,並且自行實例化向整個系統提供。比如,多程序讀取一個配置文件時,建議配置文件時,建議配置文件封裝成對象。會方便操作其中的數據,又要保證多個程序讀到的是同一個配置文件對象,就需要該配置文件對象在內存中是唯一的。

 

單例模式的作用

 

簡單說來,單例模式(也叫單件模式)的作用就是保證在整個應用程序的生命周期中,任何一個時刻,單例類的實例都只存在一個(當然也可以不存在)。

單例模式的類圖

                                                         

如何保證對象的唯一性

思想:(1)不讓其他程序創建該類對象;

   (2)在本類中創建一個本類對象;

    (3)對外提供方法,讓其他程序獲取這個對象;

步驟:(1)因為創建對象都需要構造函數初始化,只要將本類中的構造函數私有化,其他程序就無法再創建該類的對象;

   (2)就在類中創建一個本類的對象;

    (3)定義一個方法,返回該對象,讓其他程序可以通過方法得到本類的對象(作用:可控,本類對象的產生由自己來決定,別誰想new就new)

【溫情提示】:我們如果把代碼寫成這樣,用戶端獲取到getInstance方法不是也可以獲取很多的類對象嗎?這不就不是單例了嗎?

 public class Car {
 
     private Car(){
         
     }
     public static  Car getInstance(){
         return new Car();
     }
 }

 

所以我們直接自己在類中自己創建一個對象,getInstance方法只負責把對象返回給調用者,完全實現單例可控(你能獲取我的方法,但是能拿到的是我自己創建好的對象)

 public class Car {
 
     private static Car car=new Car();
     private Car(){
         
     }
     public static  Car getInstance(){
         return car;
     }
 }

代碼體現:

   (1)私有化構造函數

    (2)創建私有並靜態的本類的對象

   (3)定義公有並靜態的方法,返回該對象;

代碼實現主要有兩種方式:餓漢模式和懶漢模式

餓漢模式:類加載的時候對象就已經存在,餓漢式是線程安全的,在類創建的同時就已經創建好一個靜態的對象供系統使用,以後不再改變。為啥是線程安全的呢?我們後面會給出解釋

 

 public class Single {
 
     private static Single s=new Single();
     private Single(){
         
     }
     public static Single getInstance(){
         return s;
     }
 }

 

懶漢模式:類加載的時候對象還不存在,就是所謂的延遲加載方式,需要時再進行創建,懶漢式如果在創建實例對象時不加上synchronized則會導致對對象的訪問不是線程安全的(有點不懂?不要緊,後面會明白的,先上代碼)

 public class Single {
 
     private static Single single = null;
 
     private Single() {
 
     }
 
     public static Single getInstance() {
         if (single == null) {
             single = new Single();
         }
         return single;
     }
 }

下面我們解釋一下,懶漢式的線程不安全性,通常情況下,我們建議寫餓漢式,因為是線程安全的。
當多線程訪問懶漢式時,因為懶漢式的方法內對共性數據進行多條語句的操作。

 

兩個線程,線程一和線程二同時調用了getInstance方法,當線程1執行了if判斷,single為空,還沒來得及執行single =new Single()創建對象,這個時候線程2就來了,它也進行if判斷,single依然為空,則創建Single對象,此時,兩個線程就會創建兩個對象,違背我們單例模式的初衷,如何解決呢?

出現線程安全的問題,為了解決這種問題,加入同步機制(不熟悉同步機制的請自行百度吧):靜態同步函數的鎖是類的字節碼文件對象

  

             

 

好,到這裡,就真正的把單例模式介紹完了,在此呢再總結一下單例類需要注意的幾點:

 

一、單例模式是用來實現在整個程序中只有一個實例的。

 

二、單例類的構造函數必須為私有,同時單例類必須提供一個全局訪問點。

 

三、單例模式在多線程下的同步問題和性能問題的解決。

 

四、懶漢式和餓漢式單例類。

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