设计模式---单例设计模式

本文深入解析单例模式的实现方式,包括饿汉式、懒汉式、双检锁及静态内部类单例模式,探讨其线程安全性及资源消耗特性。

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单例模式的定义:确保某一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

说白了就是,保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。

从定义中,我们可以看出:

  1. 单例类只能有一个实例。
  2. 单例类必须自行创建自己的唯一的实例。
  3. 单例类必须给所有其他对象提供这一实例 ,向整个系统提供这个实例。
饿汉单例:
/**
 * 饿汉
 */
public class HungrySingleton {

    // 顾名思义:饿汉就是一开始就直接实例化
    private static HungrySingleton sInstance = new HungrySingleton();

    //私有化空构造方法
    // 不允许外部实例化
    private HungrySingleton() {
     // TODO: init something,if needed!  
    }

    //静态方法返回单例类对象
    public static HungrySingleton getInstance() {
        return sInstance;
    }
	
}

饿汉模式是线程安全的,因为类加载时就会初始化单例对象,并且只初始化一次
ClassLoader的loadClass方法在加载类的时候使用了synchronized关键字。
在这里插入图片描述
饿汉式单例虽然在首次调用的时候快,但是类加载时就会初始化单例对象,容易产生垃圾
可以与java.lang.Runtime对照着看:
在这里插入图片描述

懒汉模式:
/**
 * 懒汉:首次调用的时候才会进行实例化
 */
public class LazySingleton {

    private static LazySingleton sInstance;

    //私有化空构造方法
    private LazySingleton() {
    }

    //静态方法返回单例类对象
    public static LazySingleton getInstance() {
        //懒加载
        if (sInstance == null) {
            sInstance = new LazySingleton();
        }
        return sInstance;
    }
}

PS: 线程不安全,因为getInstance()方法没有做任何的同步处理。
因为是首次调用的时候才会实例化,所以相比饿汉式单例会比较节省资源。
由于线程不安全,所以我们可能就会想着加锁,可是加锁后面临的问题就是每次外部调用getInstance()时效率会明显下降。
像下边这样:

// 静态方法属于类,给静态方法加锁相当于把整个类都锁住了
    public synchronized static LazySingleton getInstance() {
        //懒加载
        if (sInstance == null) {
            sInstance = new LazySingleton();
        }
        return sInstance;
    }

这就成线程安全的懒汉模式了。(一般不会这么做的)

双检锁(DCL:Double Check Lock):
/**
 * @author yuan
 * @version 1.0.0
 * @Description DCL
 * @date 2018/10/4 17:11
 */

public class DCLSingleTon {
    private static DCLSingleTon sInstance;

    private DCLSingleTon() {
    }

    public static DCLSingleTon getInstance() {
        // first check
        if (null == sInstance) {
            synchronized (DCLSingleTon.class) {
                // second check
                if (null == sInstance) {
                    sInstance = new DCLSingleTon();
                }
            }
        }
        return sInstance;
    }

}

DCL:线程安全。相比加锁后的懒汉式单例更加有效率。
刚开始我还在想:为什么要判空两次呢? 第一次判空后,如果为null就已经加锁了呀!后来想了想确实两次判空是有道理的,假如有这种情况:
线程A和线程B同时进行了第一次判空,都是null那么自然就顺利进入代码块中,然而此时由于加锁原因线程排队阻塞,等待其中一个线程执行完后,另外一个进入synchronized块中执行,此时如果没有第二次判空,那么就会重复实例化,线程就不安全了。而二次判空就可以完美解决这个问题。

静态内部类单例:
/**
 * @author yuan
 * @version 1.0.0
 * @Description 静态内部类单例模式
 * @date 2018/10/4 17:30
 */

public class StaticInnerClassSingleton {
    private static StaticInnerClassSingleton sInstance;

    private StaticInnerClassSingleton() {
    }
    
    public static StaticInnerClassSingleton getInstance() {
        // 静态内部类只有在外部有人使用的时候才会进行加载,并不是和外部类一起加载的。(懒加载)
        return SingleClass.STATICINNERCLASSSINGLETON;
    }

    //静态内部类
    private static class SingleClass {
        private static final StaticInnerClassSingleton STATICINNERCLASSSINGLETON = new StaticInnerClassSingleton();
    }

}

静态内部类只有在外部有人使用的时候才会进行加载,并不是和外部类一起加载的。(懒加载)
静态内部类中的静态变量是通过类加载器初始化的,所以线程安全。

基于数据挖掘的音乐推荐系统设计与实现 需要一个代码说明,不需要论文 采用python语言,django框架,mysql数据库开发 编程环境:pycharm,mysql8.0 系统分为前台+后台模式开发 网站前台: 用户注册, 登录 搜索音乐,音乐欣赏(可以在线进行播放) 用户登陆时选择相关感兴趣的音乐风格 音乐收藏 音乐推荐算法:(重点) 本课题需要大量用户行为(如播放记录、收藏列表)、音乐特征(如音频特征、歌曲元数据)等数据 (1)根据用户之间相似性或关联性,给一个用户推荐与其相似或有关联的其他用户所感兴趣的音乐; (2)根据音乐之间的相似性或关联性,给一个用户推荐与其感兴趣的音乐相似或有关联的其他音乐。 基于用户的推荐和基于物品的推荐 其中基于用户的推荐是基于用户的相似度找出相似相似用户,然后向目标用户推荐其相似用户喜欢的东西(和你类似的人也喜欢**东西); 而基于物品的推荐是基于物品的相似度找出相似的物品做推荐(喜欢该音乐的人还喜欢了**音乐); 管理员 管理员信息管理 注册用户管理,审核 音乐爬虫(爬虫方式爬取网站音乐数据) 音乐信息管理(上传歌曲MP3,以便前台播放) 音乐收藏管理 用户 用户资料修改 我的音乐收藏 完整前后端源码,部署后可正常运行! 环境说明 开发语言:python后端 python版本:3.7 数据库:mysql 5.7+ 数据库工具:Navicat11+ 开发软件:pycharm
MPU6050是一款广泛应用在无人机、机器人和运动设备中的六轴姿态传感器,它集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计。这款传感器能够实时监测并提供设备的角速度和线性加速度数据,对于理解物体的动态运动状态至关重要。在Arduino平台上,通过特定的库文件可以方便地与MPU6050进行通信,获取并解析传感器数据。 `MPU6050.cpp`和`MPU6050.h`是Arduino库的关键组成部分。`MPU6050.h`是头文件,包含了定义传感器接口和函数声明。它定义了类`MPU6050`,该类包含了初始化传感器、读取数据等方法。例如,`begin()`函数用于设置传感器的工作模式和I2C地址,`getAcceleration()`和`getGyroscope()`则分别用于获取加速度和角速度数据。 在Arduino项目中,首先需要包含`MPU6050.h`头文件,然后创建`MPU6050`对象,并调用`begin()`函数初始化传感器。之后,可以通过循环调用`getAcceleration()`和`getGyroscope()`来不断更新传感器读数。为了处理这些原始数据,通常还需要进行校准和滤波,以消除噪声和漂移。 I2C通信协议是MPU6050与Arduino交互的基础,它是一种低引脚数的串行通信协议,允许多个设备共享一对数据线。Arduino板上的Wire库提供了I2C通信的底层支持,使得用户无需深入了解通信细节,就能方便地与MPU6050交互。 MPU6050传感器的数据包括加速度(X、Y、Z轴)和角速度(同样为X、Y、Z轴)。加速度数据可以用来计算物体的静态位置和动态运动,而角速度数据则能反映物体转动的速度。结合这两个数据,可以进一步计算出物体的姿态(如角度和角速度变化)。 在嵌入式开发领域,特别是使用STM32微控制器时,也可以找到类似的库来驱动MPU6050。STM32通常具有更强大的处理能力和更多的GPIO口,可以实现更复杂的控制算法。然而,基本的传感器操作流程和数据处理原理与Arduino平台相似。 在实际应用中,除了基本的传感器读取,还可能涉及到温度补偿、低功耗模式设置、DMP(数字运动处理器)功能的利用等高级特性。DMP可以帮助处理传感器数据,实现更高级的运动估计,减轻主控制器的计算负担。 MPU6050是一个强大的六轴传感器,广泛应用于各种需要实时运动追踪的项目中。通过 Arduino 或 STM32 的库文件,开发者可以轻松地与传感器交互,获取并处理数据,实现各种创新应用。博客和其他开源资源是学习和解决问题的重要途径,通过这些资源,开发者可以获得关于MPU6050的详细信息和实践指南
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