设计模式--单例模式

最新推荐文章于 2025-04-29 10:12:49 发布

nuanyangnuanyang

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/nuanyangnuanyang/article/details/79845991

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本文探讨了单例模式的特点，如确保类只有一个实例并提供全局访问点。它阐述了单例模式的优点，如减少内存开销和避免资源多重占用。同时，也提到了其缺点，如无法继承和违反单一职责原则。文章详细介绍了在哪些场景下适用单例模式，如生成唯一序列号和WEB计数器。然后，讲解了线程安全的双检查单例模式，强调了`volatile`关键字防止指令重排序的重要性。此外，还提及了饿汉式和枚举单例两种实现方式。

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单例模式

特点：

1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

优点： 1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。 2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景： 1、要求生产唯一序列号。 2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。 3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

1,双检查单例模式（线程安全）

public class MySingleton {
    private volatile  static MySingleton instance=null;
    private MySingleton(){
    }
    public static MySingleton getInstance(){
        try {
            if(instance==null){
   
            }else {
                Thread.sleep(100);
                synchronized(MySingleton.class);
                if(instance==null){
                    instance=new MySingleton();
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return instance;
    }
    
}

java内存模型（jmm）并不限制处理器重排序，在执行instance=new Singleton()；时，并不是原子语句，实际是包括了下面三大步骤：

1.为对象分配内存

2.初始化实例对象

3.把引用instance指向分配的内存空间

这个三个步骤并不能保证按序执行，处理器会进行指令重排序优化，存在这样的情况：

优化重排后执行顺序为：1,3,2, 这样在线程1执行到3时，instance已经不为null了，线程2此时判断instance!=null，则直接返回instance引用，但现在实例对象还没有初始化完毕，此时线程2使用instance可能会造成程序崩溃。

现在要解决的问题就是怎样限制处理器进行指令优化重排。

volatiled限制了指令的优化重排。保证3步骤（instance赋值操作）是保持最后一步完成，这样就不会出现instance在对象没有初始化时就不为null的情况了。这样也就实现了正确的单例模式了。

2,饿汉式单例

public class Singleton {
        private static Singleton instance = new Singleton();
        private Singleton (){}
        public static Singleton getInstance() {
            return instance;
        }
  
}

3,枚举单例

它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() {
    }
}