所谓单例模式,即使类所产生的对象始终保持唯一性。下面说一下单例模式的作用。
- 控制资源的使用,通过线程同步来控制资源的并发访问。
比如文件管理器
操作系统是一个典型的多进程多线程系统,那么在创建或者删除某个文件的时候,就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象。采用单例模式设计的文件管理器就可以完美的解决这个问题,所有的文件操作都必须通过唯一的实例进行,这样就不会产生混乱的现象。
- 控制实例产生的数量,达到节约资源的目的。
比如,数据库连接池的设计一般采用单例模式。
数据库连接是一种数据库资源。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。当然,使用数据库连接池还有很多其它的好处,可以屏蔽不同数据数据库之间的差异,实现系统对数据库的低度耦合,也可以被多个系统同时使用,具有高可复用性,还能方便对数据库连接的管理等等。数据库连接池属于重量级资源,一个应用中只需要保留一份即可,既节省了资源又方便管理。所以数据库连接池采用单例模式进行设计会是一个非常好的选择。
- 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。
下面举个实际的例子来进一步说明其作用:
比如说网站需要一个计数器对象来统计网站在线人数,若不考虑单例模式,则可能同一时刻会有多个用户登入网站,而此时计数器对象都增加一,但是,这就会造成和实际不一致的情况。其实在操作系统中有很多共享资源都会面临这种并发同步问题。
所以若考虑使用单例模式,每个用户都获得的是同一个计数器对象,那么就完美结局了这种并发同步问题,而且还极大的节约了内存资源。
另外单例模式有两种实现方式:懒汉式单例类、饿汉式单例类
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懒汉式单例类
即在运行时才生成单例对象。class SingleObj { private static SingleObj Single; private SingleObj(){};//使得外部无法调用默认构造器实例化对象,既无法在外部new SingleObj() private static void CreateObj(){ Single = new SingleObj(); } public static SingleObj access(){ if(Single == null){ CreateObj(); } return Single; }
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饿汉式单例类(推荐)
即在类加载时就产生单例对象。class SingleObj { private static SingleObj Single = new SingleObj(); private SingleObj(){};//使得外部无法调用默认构造器实例化对象,既无法在外部new SingleObj() public static SingleObj access(){ return Single; }
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。