单例模式
所谓类的单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中,对某个类
只能存在一个对象实例,并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。
单例模式有八种方式:
1) 饿汉式(静态常量)
2) 饿汉式(静态代码块)
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懒汉式(线程不安全)
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懒汉式(线程安全,同步方法)
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懒汉式(线程安全,同步代码块)
6) 双重检查
7) 静态内部类
8) 枚举
饿汉式(线程安全)
饿汉式(静态常量)应用实例
步骤如下:
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构造器私有化 (防止 new )
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类的内部创建对象
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向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
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代码实现
class HungrySingleton{
//构造函数私有化,防止直接new
private HungrySingleton(){};
//内部创建一个HungrySingleton的实例
private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
//提供一个public 的静态方法,可以返回实例
public static HungrySingleton getInstance(){
return instance;
}
}
优缺点
优点:写法简单,类装载的时候就完成了实例化,避免了线程同步的问题
缺点: 在类装载的时候就完成了实例化,没有达到Lazy Loading的效果,如果没用过这个实例,会造成内存的浪费
这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题,不过,instance在类装载时就实例化,在单例模式中大多数都是调用getInstance方法, 但是导致类装载 的原因有很多种,因此不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费
饿汉式 通过反射或者序列化会破坏单例
懒汉式(线程不安全)
class Singleton{
//初始化成员变量
private static Sngleton singlenton;
//私有化构造函数
private Singleton(){}
//判断是否有singleton
public static Singleton getInstance(){
if(singlenton ==null){
singlenton = new Singleton();
}
return singlenton;
}
}
优缺点说明:
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起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。
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如果在多线程下,一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及
往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以
在多线程环境下不可使用这种方式
- 结论:在实际开发中,不要使用这种方式.
懒汉式(线程安全,synchornized方法)
class Singleton{
//初始化成员变量
private static Sngleton singlenton;
//私有化构造函数
private Singleton(){}
//加入同步代码,解决线程不安全的问题
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(singlenton ==null){
singlenton = new Singleton();
}
return singlenton;
}
}
优缺点说明:
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解决了线程不安全问题
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效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法都要进行
同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例,
直接return就行了。方法进行同步效率太低
- 结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式
双重检查
class Singleton{
//初始化成员变量
private static Sngleton singlenton;
//私有化构造函数
private Singleton(){}
//双重判断
public static Singleton getInstance(){
if(singlenton == null){
synchronized(Singleton.class){
if(singlenton ==null){
singlenton = new Singleton();
}
}
}
return singlenton;
}
}
优缺点说明:
- Double-Check概念是多线程开发中常使用到的,如代码中所示,我们进行了两
次if (singleton == null)检查,这样就可以保证线程安全了。
- 这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if (singleton == null),
直接return实例化对象,也避免的反复进行方法同步.
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线程安全;延迟加载;效率较高
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结论:在实际开发中,推荐使用这种单例设计模式
为什么一个if不行: 假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,
另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例
静态内部类
class Singleton{
private Singleton(){}
private static class SingletonInstance{
private static final Singleton instance = new Singleton():
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonInstance.instance;
}
}
优缺点说明:
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这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
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静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化
时,调用getInstance方法,才会装载SingletonInstance类,从而完成Singleton的
实例化。
- 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们
保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。
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优点:避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高
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结论:推荐使用.
枚举
enum Singleton{
INSTANCE;
public void method(){}
}
public enum Singleton {
INSTANCE;
private String objName;
public String getObjName() {
return objName;
}
public void setObjName(String objName) {
this.objName = objName;
}
public static void main(String[] args) {
// 单例测试
Singleton firstSingleton = Singleton.INSTANCE;
firstSingleton.setObjName("firstName");
System.out.println(firstSingleton.getObjName());
Singleton secondSingleton = Singleton.INSTANCE;
secondSingleton.setObjName("secondName");
System.out.println(firstSingleton.getObjName());
System.out.println(secondSingleton.getObjName());
// 反射获取实例测试
try {
Singleton[] enumConstants = Singleton.class.getEnumConstants();
for (Singleton enumConstant : enumConstants) {
System.out.println(enumConstant.getObjName());
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
firstName
secondName
secondName
secondName
该实现可以防止反射攻击。在其它实现中,通过 setAccessible() 方法可以将私有构造函数的访问级别设置为 public,然后调用构造函数从而实例化对象,如果要防止这种攻击,需要在构造函数中添加防止多次实例化的代码。该实现是由 JVM 保证只会实例化一次,因此不会出现上述的反射攻击。
该实现在多次序列化和序列化之后,不会得到多个实例。而其它实现需要使用 transient 修饰所有字段,并且实现序列化和反序列化的方法。