設計模式-單例模式

概念: 
  java中單例模式是一種常見的設計模式,單例模式的寫法有好幾種,這裏主要介紹三種:懶漢式單例、餓漢式單例。 
  單例模式有以下特點: 
  1、單例類只能有一個實例。 
  2、單例類必須自己創建自己的唯一實例。 
  3、單例類必須給所有其他對象提供這一實例。 
  單例模式確保某個類只有一個實例,而且自行實例化並向整個系統提供這個實例。在計算機系統中,線程池、緩存、日誌對象、對話框、打印機、顯卡的驅動程序對象常被設計成單例。這些應用都或多或少具有資源管理器的功能。每臺計算機可以有若干個打印機,但只能有一個Printer Spooler,以避免兩個打印作業同時輸出到打印機中。每臺計算機可以有若干通信端口,系統應當集中管理這些通信端口,以避免一個通信端口同時被兩個請求同時調用。總之,選擇單例模式就是爲了避免不一致狀態,避免政出多頭。

一:懶漢式單例

<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;"><span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">//懶漢式單例類.在第一次調用的時候實例化自己    </span>
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">class</span> Singleton {  
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">private</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">Singleton</span>() {}  
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">private</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">static</span> Singleton single=<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">null</span>;  
    <span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">//靜態工廠方法    </span>
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">static</span> Singleton <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">getInstance</span>() {  
         <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">if</span> (single == <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">null</span>) {    
             single = <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">new</span> Singleton();  
         }    
        <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> single;  
    }  
} </code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li></ul>

靜態內部類的懶漢式

<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;"><span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">class</span> Singleton {    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">private</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">static</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">class</span> LazyHolder {    
       <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">private</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">static</span> final Singleton INSTANCE = <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">new</span> Singleton();    
    }    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">private</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">Singleton</span> (){}    
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">static</span> final Singleton <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">getInstance</span>() {    
       <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> LazyHolder.INSTANCE;    
    }    
} </code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li></ul>

靜態內部類的懶漢式,實現了線程安全,不像第一種懶漢式,線程是不安全的,併發環境下很可能出現多個Singleton實例

二:餓漢式單例

<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;"><span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">//餓漢式單例類.在類初始化時,已經自行實例化    </span>
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">class</span> Singleton1 {  
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">private</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">Singleton1</span>() {}  
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">private</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">static</span> final Singleton1 single = <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">new</span> Singleton1();  
    <span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">//靜態工廠方法    </span>
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">static</span> Singleton1 <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">getInstance</span>() {  
        <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> single;  
    }  
}  </code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li></ul>

餓漢式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,所以天生是線程安全的。 
餓漢式和懶漢式區別

從名字上來說,餓漢和懶漢,

餓漢就是類一旦加載,就把單例初始化完成,保證getInstance的時候,單例是已經存在的了,

而懶漢比較懶,只有當調用getInstance的時候,纔回去初始化這個單例。

另外從以下兩點再區分以下這兩種方式:

1、線程安全:

餓漢式天生就是線程安全的,可以直接用於多線程而不會出現問題,

懶漢式本身是非線程安全的,爲了實現線程安全有幾種寫法,分別是上面的1、2、3,這三種實現在資源加載和性能方面有些區別。

2、資源加載和性能:

餓漢式在類創建的同時就實例化一個靜態對象出來,不管之後會不會使用這個單例,都會佔據一定的內存,但是相應的,在第一次調用時速度也會更快,因爲其資源已經初始化完成,

而懶漢式顧名思義,會延遲加載,在第一次使用該單例的時候纔會實例化對象出來,第一次調用時要做初始化,如果要做的工作比較多,性能上會有些延遲,之後就和餓漢式一樣了。

靜態內部類懶漢式,利用了classloader的機制來保證初始化instance時只有一個線程,所以也是線程安全的,同時沒有性能損耗,所以一般我傾向於使用這一種。

什麼是線程安全?如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行,而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的,而且其他的變量的值也和預期的是一樣的,就是線程安全的。

或者說:一個類或者程序所提供的接口對於線程來說是原子操作,或者多個線程之間的切換不會導致該接口的執行結果存在二義性,也就是說我們不用考慮同步的問題,那就是線程安全的。

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