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Java設計模式--單例模式

單例設計模式

Singleton是一種創建型模式,指某個類采用Singleton模式,則在這個類被創建後,只可能產生一個實例供外部訪問,並且提供一個全局的訪問點。

核心知識點如下:

(1) 將采用單例設計模式的類的構造方法私有化(采用private修飾)。

(2) 在其內部產生該類的實例化對象,並將其封裝成private static類型。

(3) 定義一個靜態方法返回該類的實例。

/**
 * 方法一
 * 單例模式的實現:餓漢式,線程安全 但效率比較低
 */ 
public class SingletonTest { 

    // 定義一個私有的構造方法
    private SingletonTest() { 
    } 

    // 將自身的實例對象設置為一個屬性,並加上Static和final修飾符
    private static final SingletonTest instance = new SingletonTest(); 

    // 靜態方法返回該類的實例
    public static SingletonTest getInstancei() { 
        return instance; 
    } 
 
}

方法一就是傳說的中的餓漢模式
優點是:寫起來比較簡單,而且不存在多線程同步問題,避免了synchronized所造成的性能問題;
缺點是:當類SingletonTest被加載的時候,會初始化static的instance,靜態變量被創建並分配內存空間,從這以後,這個static的instance對象便一直占著這段內存(即便你還沒有用到這個實例),當類被卸載時,靜態變量被摧毀,並釋放所占有的內存,因此在某些特定條件下會耗費內存。

/** 
 *方法二
 * 單例模式的實現:飽漢式,非線程安全 
 * 
 */ 
public class SingletonTest {

    // 定義私有構造方法(防止通過 new SingletonTest()去實例化)
    private SingletonTest() { 
    } 

    // 定義一個SingletonTest類型的變量(不初始化,注意這裡沒有使用final關鍵字)
    private static SingletonTest instance; 

    // 定義一個靜態的方法(調用時再初始化SingletonTest,但是多線程訪問時,可能造成重復初始化問題)
    public static SingletonTest getInstance() { 
        if (instance == null) 
            instance = new SingletonTest(); 
        return instance; 
    } 
}

 

方法二就是傳說的中的飽漢模式
優點是:寫起來比較簡單,當類SingletonTest被加載的時候,靜態變量static的instance未被創建並分配內存空間,當getInstance方法第一次被調用時,初始化instance變量,並分配內存,因此在某些特定條件下會節約了內存;
缺點是:並發環境下很可能出現多個SingletonTest實例。

 

/** 
 *方法三
 * 單例模式的實現:飽漢式,線程安全簡單實現 
 * 
 */ 
public class SingletonTest {

    // 定義私有構造方法(防止通過 new SingletonTest()去實例化)
    private SingletonTest() { 
    } 

    // 定義一個SingletonTest類型的變量(不初始化,注意這裡沒有使用final關鍵字)
    private static SingletonTest instance; 

    // 定義一個靜態的方法(調用時再初始化SingletonTest,使用synchronized 避免多線程訪問時,可能造成重的復初始化問題)
    public static synchronized  SingletonTest getInstance() { 
        if (instance == null) 
            instance = new SingletonTest(); 
        return instance; 
    } 
}

方法三為方法二的簡單優化
優點是:使用synchronized關鍵字避免多線程訪問時,出現多個SingletonTest實例。
缺點是:同步方法頻繁調用時,效率略低。

/** 
 * 方法四
 * 單例模式最優方案
 * 線程安全  並且效率高 
 * 
 */ 
public class SingletonTest {

    // 定義一個私有構造方法
    private SingletonTest() {
   
    } 
    //定義一個靜態私有變量(不初始化,不使用final關鍵字,使用volatile保證了多線程訪問時instance變量的可見性,避免了instance初始化時其他變量屬性還沒賦值完時,被另外線程調用)
    private static volatile SingletonTest instance; 

    //定義一個共有的靜態方法,返回該類型實例
    public static SingletonTest getIstance() {
        // 對象實例化時與否判斷(不使用同步代碼塊,instance不等於null時,直接返回對象,提高運行效率)
        if (instance == null) {
            //同步代碼塊(對象未初始化時,使用同步代碼塊,保證多線程訪問時對象在第一次創建後,不再重復被創建)
            synchronized (SingletonTest.class) {
                //未初始化,則初始instance變量
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonTest(); 
                } 
            } 
        } 
        return instance; 
    } 
}

方法四為單例模式的最佳實現。內存占用地,效率高,線程安全,多線程操作原子性。

(事實上,可以通過Java反射機制來實例化private類型的構造方法,此時基本上會使所有的Java單例實現失效。本帖不討論反射情況下問題,默認無反射,也是常見的面試已經應用場景)

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