• [设计模式]单例模式


    单例模式主要有3个特点,:

    1、单例类确保自己只有一个实例。

    2、单例类必须自己创建自己的实例。

    3、单例类必须为其他对象提供唯一的实例。

    单例模式的实现有多种方法,常见的就有懒汉式单例类和饿汉式单例类。

    · 懒汉式单例类

    对于懒汉模式,我们可以这样理解:该单例类非常懒,只有在自身需要的时候才会行动,从来不知道及早做好准备。它在需要对象的时候,才判断是否已有对象,如果没有就立即创建一个对象,然后返回,如果已有对象就不再创建,立即返回。

    懒汉模式只在外部对象第一次请求实例的时候才去创建。

    · 饿汉式单例

    对于饿汉模式,我们可以这样理解:该单例类非常饿,迫切需要吃东西,所以它在类加载的时候就立即创建对象。

    我们对比一下懒汉模式和饿汉模式的优缺点:

    懒汉模式,它的特点是运行时获得对象的速度比较慢,但加载类的时候比较快。它在整个应用的生命周期只有一部分时间在占用资源。

    package Singleton;

    public class LazySingleton {
    //懒汉式单例模式
    //比较懒,在类加载时,不创建实例,因此类加载速度快,但运行时获取对象的速度慢


    private static LazySingleton intance = null;//静态私用成员,没有初始化

    private LazySingleton()
    {
    //私有构造函数
    }

    public static synchronized LazySingleton getInstance() //静态,同步,公开访问点
    {
    if(intance == null)
    {
    intance = new LazySingleton();
    }
    return intance;
    }
    }

    饿汉模式,它的特点是加载类的时候比较慢,但运行时获得对象的速度比较快。它从加载到应用结束会一直占用资源。

    package Singleton;

    public class EagerSingleton {
    //饿汉单例模式
    //在类加载时就完成了初始化,所以类加载较慢,但获取对象的速度快

    private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();//静态私有成员,已初始化

    private EagerSingleton()
    {
    //私有构造函数
    }

    public static EagerSingleton getInstance() //静态,不用同步(类加载时已初始化,不会有多线程的问题)
    {
    return instance;
    }


    }

    这两种模式对于初始化较快,占用资源少的轻量级对象来说,没有多大的性能差异,选择懒汉式还是饿汉式都没有问题。但是对于初始化慢,占用资源多的重量级对象来说,就会有比较明显的差别了。所以,对重量级对象应用饿汉模式,类加载时速度慢,但运行时速度快;懒汉模式则与之相反,类加载时速度快,但运行时第一次获得对象的速度慢。

    从用户体验的角度来说,我们应该首选饿汉模式。我们愿意等待某个程序花较长的时间初始化,却不喜欢在程序运行时等待太久,给人一种反应迟钝的感觉,所以对于有重量级对象参与的单例模式,我们推荐使用饿汉模式。

    而对于初始化较快的轻量级对象来说,选用哪种方法都可以。如果一个应用中使用了大量单例模式,我们就应该权衡两种方法了。轻量级对象的单例采用懒汉模式,减轻加载时的负担,缩短加载时间,提高加载效率;同时由于是轻量级对象,把这些对象的创建放在使用时进行,实际就是把创建单例对象所消耗的时间分摊到整个应用中去了,对于整个应用的运行效率没有太大影响。

    什么情况下使用单例模式

    单例模式也是一种比较常见的设计模式,它到底能带给我们什么好处呢?其实无非是三个方面的作用:

    第一、控制资源的使用,通过线程同步来控制资源的并发访问;

    第二、控制实例产生的数量,达到节约资源的目的。

    第三、作为通信媒介使用,也就是数据共享,它可以在不建立直接关联的条件下,让多个不相关的两个线程或者进程之间实现通信。

    双重锁的形式

    如果既不想在没有调用 getInstance() 方法时产生开销,又不想发生线程安全问题,就可以采用双重锁的形式。

    public class SyncSingleton {
        private SyncSingleton() {
            System.out.println("Singleton()");
        }
        
        private static SyncSingleton instance = null;
        
        public static SyncSingleton getInstance() {
            if (null == instance) {
                synchronized(SyncSingleton.class) {
                    if (null == instance) {
                        instance = new SyncSingleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

    注:在外面判断了instance实例是否存在,为什么在锁定后又要在内部又判断一次?

    这是因为,如果 instance 为 null 时有两个线程同时调用 getInstance(),由于 synchronized 机制,只有一个线程可以进入,另一个需要等待。

    这时如果没有第二道 instance 是否为 null 的判断,就可能发生第一个线程创建一个实例,而第二个线程又创建一个实例的情况。

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