• 单例模式


    目标:实现单例模式!

    But

    当我们在singleton类上去创建对象时,发现同时new对象时,会出现不同的内存地址。

    package com.singleton.util;
    
    public class Singleton {
    
        
    }
    package com.singleton.util;
    
    public class TestSingleton {
    
        public static void main(String[] args){
            Singleton singleton1 = new Singleton();
            Singleton singleton2 = new Singleton();
            Singleton singleton3 = new Singleton();
            
            System.out.println(singleton1);
            System.out.println(singleton2);
            System.out.println(singleton3);
        }
    }

    运行结果如下:
    com.singleton.util.Singleton@15db9742
    com.singleton.util.Singleton@6d06d69c
    com.singleton.util.Singleton@7852e922

    那如何让new出来的对象变成单例的(保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点)?

    1. 构造方法私有化

    package com.singleton.util;
    
    public class Singleton {
    
        private Singleton(){
            
        }
        
    }
    View Code

    2. 提供一个公共的静态方法,用来提供实例

    package com.singleton.util;
    
    public class Singleton {
    
        public static Singleton createBean(){
            return new Singleton();
        }
        
        private Singleton(){
            
        }
        
    }
    View Code
    package com.singleton.util;
    
    public class TestSingleton {
    
        public static void main(String[] args){
            
            Singleton singleton1 = Singleton.createBean();
            Singleton singleton2 = Singleton.createBean();
            Singleton singleton3 = Singleton.createBean();
            
            System.out.println(singleton1);
            System.out.println(singleton2);
            System.out.println(singleton3);
        }
    }
    View Code

    3. 懒汉式:提供一个静态的成员变量,在创建实例时判断是否为空,如果为空,则创建实例,赋予变量;否则直接返回变量。

         理解:特别的懒,不用它,它都懒得创建。

    package com.singleton.util;
    //懒汉式
    public class Singleton1 {
    
        private static Singleton1 singleton1;
        
        public static Singleton1 createBean(){
            if(singleton1==null){
                singleton1=new Singleton1();
            }
            return singleton1;
        }
        
        private Singleton1(){
            
        }
        
    }
    package com.singleton.util;
    
    public class TestSingleton {
    
        public static void main(String[] args){
            
            Singleton1 singleton1 = Singleton1.createBean();
            Singleton1 singleton2 = Singleton1.createBean();
            Singleton1 singleton3 = Singleton1.createBean();
            
            System.out.println(singleton1);
            System.out.println(singleton2);
            System.out.println(singleton3);
        }
    }

    执行结果:
        com.singleton.util.Singleton1@15db9742
        com.singleton.util.Singleton1@15db9742
        com.singleton.util.Singleton1@15db9742

     饿汉式:提供一个静态的成员变量,创建好对象,在调用方法时,直接返回变量。

    package com.singleton.util;
    //饿汉式
    public class Singleton2 {
    
        private static Singleton2 singleton2 = new Singleton2();
        
        public static Singleton2 createBean(){
            return singleton2;
        }
        
        private Singleton2(){
            
        }
        
    }
    package com.singleton.util;
    
    public class TestSingleton {
    
        public static void main(String[] args){
            
            Singleton2 singleton1 = Singleton2.createBean();
            Singleton2 singleton2 = Singleton2.createBean();
            Singleton2 singleton3 = Singleton2.createBean();
            
            System.out.println(singleton1);
            System.out.println(singleton2);
            System.out.println(singleton3);
        }
    }
    执行结果:
        com.singleton.util.Singleton1@15db9742
        com.singleton.util.Singleton1@15db9742
        com.singleton.util.Singleton1@15db9742

    双重锁:在高并发情况下,如果有3个人同时调用懒汉式的方法来创建对象时,会同时进行 if 判断,这时判断的结果会都是 null ,最终还是会创建3个不同的实例,所以还是存在不安全的情况。为了让每一次调用方法不会全部都获取到变量的初始值为null,我们为变量上锁volatile(volatile作用:在多个线程之间实现通信);为了在进入方法时逐个去执行判断,我们也要为公共方法也上锁synchronized,这就是双重锁,保证了多个用户实例对象的单一性。

    package com.singleton.util;
    //双重锁
    public class Singleton3 {
    
        //第一个锁 volatile
        //第二个锁 synchronized
        private static volatile Singleton3 singleton3;
        
        //第一种写法
        public synchronized static Singleton3 createBean1(){
            if(singleton3==null){
                singleton3=new Singleton3();
            }
            return singleton3;
        }
        
        //第二种写法
        public static Singleton3 createBean2(){
            synchronized (singleton3) {//synchronized代码块
                if(singleton3==null){
                    singleton3=new Singleton3();
                }
            }
            return singleton3;
        }
        
        
        private Singleton3(){
            
        }
        
    }
    package com.singleton.util;
    
    public class TestSingleton {
    
        public static void main(String[] args){
            
            Singleton3 singleton1 = Singleton3.createBean1();
            Singleton3 singleton2 = Singleton3.createBean1();
            Singleton3 singleton3 = Singleton3.createBean1();
            
            System.out.println(singleton1);
            System.out.println(singleton2);
            System.out.println(singleton3);
            
            System.out.println("-----------------------------------------");
            
            Singleton3 singleton4 = Singleton3.createBean2();
            Singleton3 singleton5 = Singleton3.createBean2();
            Singleton3 singleton6 = Singleton3.createBean2();
            
            System.out.println(singleton4);
            System.out.println(singleton5);
            System.out.println(singleton6);
        }
    }

    执行结果:
        com.singleton.util.Singleton3@15db9742
        com.singleton.util.Singleton3@15db9742
        com.singleton.util.Singleton3@15db9742
        -----------------------------------------
        com.singleton.util.Singleton3@15db9742
        com.singleton.util.Singleton3@15db9742
        com.singleton.util.Singleton3@15db9742

    参考其他博客单例模式,知其然知其所以然

    应用场景:

    优点: 
        1.在单例模式中,活动的单例只有一个实例,对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化,确保所有的对象都访问一个实例 
        2.单例模式具有一定的伸缩性,类自己来控制实例化进程,类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。 
        3.提供了对唯一实例的受控访问。 
        4.由于在系统内存中只存在一个对象,因此可以 节约系统资源,当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。 
        5.允许可变数目的实例。 
        6.避免对共享资源的多重占用。 


    缺点: 
        1.不适用于变化的对象,如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化,单例就会引起数据的错误,不能保存彼此的状态。 
        2.由于单利模式中没有抽象层,因此单例类的扩展有很大的困难。 
        3.单例类的职责过重,在一定程度上违背了“单一职责原则”。 
        4.滥用单例将带来一些负面问题,如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类,可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出;如果实例化的对象长时间不被利用,系统会认为是垃圾而被回收,这将导致对象状态的丢失。 


    使用注意事项: 
        1.使用时不能用反射模式创建单例,否则会实例化一个新的对象 
        2.使用懒单例模式时注意线程安全问题 
        3.单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的,因而是不能被继承的,有些单例模式可以被继承(如登记式模式)

     
    适用场景: 
        单例模式只允许创建一个对象,因此节省内存,加快对象访问速度,因此对象需要被公用的场合适合使用,如多个模块使用同一个数据源连接对象等等。如: 
        1.需要频繁实例化然后销毁的对象。 
        2.创建对象时耗时过多或者耗资源过多,但又经常用到的对象。 
        3.有状态的工具类对象。 
        4.频繁访问数据库或文件的对象。 


    以下都是单例模式的经典使用场景: 
        1.资源共享的情况下,避免由于资源操作时导致的性能或损耗等。如上述中的日志文件,应用配置。 
        2.控制资源的情况下,方便资源之间的互相通信。如线程池等。 


    应用场景举例: 
        1.外部资源:每台计算机有若干个打印机,但只能有一个PrinterSpooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机。内部资源:大多数软件都有一个(或多个)属性文件存放系统配置,这样的系       统应该有一个对象管理这些属性文件 
        2. Windows的TaskManager(任务管理器)就是很典型的单例模式(这个很熟悉吧),想想看,是不是呢,你能打开两个windows task manager吗? 不信你自己试试看哦~ 
        3. windows的Recycle Bin(回收站)也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中,回收站一直维护着仅有的一个实例。 
        4. 网站的计数器,一般也是采用单例模式实现,否则难以同步。 
        5. 应用程序的日志应用,一般都何用单例模式实现,这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态,因为只能有一个实例去操作,否则内容不好追加。 
        6. Web应用的配置对象的读取,一般也应用单例模式,这个是由于配置文件是共享的资源。 
        7. 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池,主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗,这种效率上  的损耗还是非常昂贵的,因为何用单例模式来维护,就可以大大降低这种损耗。 
        8. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式,这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。 
        9. 操作系统的文件系统,也是大的单例模式实现的具体例子,一个操作系统只能有一个文件系统。 
        10. HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式,所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例.

     

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