简单却又复杂的单例模式

单例模式

定义:保证一个类仅有一个实例,并提供一个全局的访问点

使用场景

  • 想确保任何情况下都绝对只有一个实例
  • 当你想控制实例数目,节省系统资源的时候

优点

  • 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)。
  • 避免对资源的多重占用(比如写文件操作)
  • 设置全局访问点,严格控制访问

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

注意事项

  • 私有构造器
  • 线程安全
  • 延迟加载(在第一次需要的时候再创建实例,避免不必要的内存浪费)
  • 序列化和反序列化安全(需要在单例类里,添加readResolve()方法)
  • 防止反射攻击(解决办法:在私有构造器里面,添加判断,抛出异常)

不同版本的单例模式

1.饿汉式:在类加载的时候就new出一个可供全局的实例

public class HungrySingleton implements Serializable {
    private final static HungrySingleton hungrySingleton;

    static {
        hungrySingleton = new HungrySingleton();
    }

    private HungrySingleton(){  // 防止反射创建新的实例
        if(hungrySingleton != null){
            throw new RuntimeException("单例模式禁止反射调用");
        }
    }
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }

    private Object readResolve(){ //序列化和反序列化安全
        return hungrySingleton;
    }
}

2.懒汉式:延迟加载,在第一次需要的时候,创建实例

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton lazySingleton = null;
    
    private LazySingleton(){
        if(lazySingleton != null){
            throw new RuntimeException("单例模式禁止反射调用");
        }
    }
    
    public synchronized static LazySingleton getInstance(){ // 线程安全
        if (lazySingleton == null){
            lazySingleton = new LazySingleton();
        }
        return lazySingleton;
    }
}

3.懒汉式之双重校检锁:

public class LazyDoubleCheckSingleton {

    /**
     * 注意实例变量要加volatile修饰,防止指令重排
     * 新建一个对象实例有三个步骤:
     *    1.分配内存给这个对象
     *    2.初始化对象
     *    3.设置 lazyDoubleCheckSingleton 指向刚分配的内存地址
     * 但是 JVM 可能会对编译的指令进行重排序,如:上面的三个步骤顺序可能变为 1->3->2
     * 当一个线程 Thread1 新建实例时,执行到上面重排序的顺序步骤 3 (此时还未执行2,即还没有初始化)
     * 而另一个线程 Thread2 调用 getInstance() 方法时,发现 lazyDoubleCheckSingleton 已经创建,不为空
     * 所以 Thread2 就会引用 lazyDoubleCheckSingleton ,但此时实例还未初始化,会报错
     */
    private volatile static LazyDoubleCheckSingleton lazyDoubleCheckSingleton = null;

    private LazyDoubleCheckSingleton(){
        if(lazyDoubleCheckSingleton != null){
            throw new RuntimeException("单例模式禁止反射调用");
        }
    }
    
    public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance(){
        if (lazyDoubleCheckSingleton == null){
            synchronized (LazyDoubleCheckSingleton.class){
                if(lazyDoubleCheckSingleton == null){
                    lazyDoubleCheckSingleton = new LazyDoubleCheckSingleton();
                    //1.分配内存给这个对象
                    //2.初始化对象
                    //3.设置 lazyDoubleCheckSingleton 指向刚分配的内存地址
                }
            }
        }
        return lazyDoubleCheckSingleton;
    }

}

4.枚举类单例模式,推荐使用

public enum EnumInstance {
    INSTANCE;
    private Object data;

    public Object getData() {
        return data;
    }

    public void setData(Object data) {
        this.data = data;
    }

    public static EnumInstance getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

5.静态内部类,推荐使用

public class StaticInnerClassSingleton {
    
    private StaticInnerClassSingleton(){
        if(InnerClass.staticInnerClassSingleton != null){
            throw new RuntimeException("单例模式禁止反射调用");
        }
    }

    private static class InnerClass{
        private static StaticInnerClassSingleton staticInnerClassSingleton = new StaticInnerClassSingleton();
    }

    public static StaticInnerClassSingleton getInstance(){
        return InnerClass.staticInnerClassSingleton;
    }
    
}

6.容器式单例模式

public class ContainerSingleton {

    private ContainerSingleton(){
        
    }

    private static Map<String,Object> singletonMap = new HashMap<String, Object>();

    public static void putInstance(String key,Object instance){
        if (StringUtils.isNotBlank(key) && instance != null){
            if(!singletonMap.containsKey(key)){
                singletonMap.put(key,instance);
            }
        }
    }

    public static Object getInstance(String key){
        return singletonMap.get(key);
    }
}

7.使用 ThreadLocal 的单例模式

/**
* ThreadLocal 多个线程之间是不同的实例,但是线程里面实例唯一
**/
public class ThreadLocalInstance {

    private static final ThreadLocal<ThreadLocalInstance> threadLocalInstanceThreadLocal = new ThreadLocal<ThreadLocalInstance>(){
        @Override
        protected ThreadLocalInstance initialValue() {
            return new ThreadLocalInstance();
        }
    };

    private ThreadLocalInstance(){

    }

    public static ThreadLocalInstance getInstance(){
        return threadLocalInstanceThreadLocal.get();
    }

}

源码用处

  • jdk1.8 的 Runtime类(饿汉式):private static Runtime currentRuntime = new Runtime();
  • jdk1.8 的 Desktop(容器式)
  • spring 中的 bean 的作用域 singleton
  • mybatis 中的 ErrorContext 类 (用到了ThreadLocal类型的单例模式)
JFM7VX690T型SRAM型现场可编程门阵列技术手册主要介绍的是上海复旦微电子集团股份有限公司(简称复旦微电子)生产的高性能FPGA产品JFM7VX690T。该产品属于JFM7系列,具有现场可编程特性,集成了功能强大且可以灵活配置组合的可编程资源,适用于实现多种功能,如输入输出接口、通用数字逻辑、存储器、数字信号处理和时钟管理等。JFM7VX690T型FPGA适用于复杂、高速的数字逻辑电路,广泛应用于通讯、信息处理、工业控制、数据中心、仪表测量、医疗仪器、人工智能、自动驾驶等领域。 产品特点包括: 1. 可配置逻辑资源(CLB),使用LUT6结构。 2. 包含CLB模块,可用于实现常规数字逻辑和分布式RAM。 3. 含有I/O、BlockRAM、DSP、MMCM、GTH等可编程模块。 4. 提供不同的封装规格和工作温度范围的产品,便于满足不同的使用环境。 JFM7VX690T产品系列中,有多种型号可供选择。例如: - JFM7VX690T80采用FCBGA1927封装,尺寸为45x45mm,使用锡银焊球,工作温度范围为-40°C到+100°C。 - JFM7VX690T80-AS同样采用FCBGA1927封装,但工作温度范围更广,为-55°C到+125°C,同样使用锡银焊球。 - JFM7VX690T80-N采用FCBGA1927封装和铅锡焊球,工作温度范围与JFM7VX690T80-AS相同。 - JFM7VX690T36的封装规格为FCBGA1761,尺寸为42.5x42.5mm,使用锡银焊球,工作温度范围为-40°C到+100°C。 - JFM7VX690T36-AS使用锡银焊球,工作温度范围为-55°C到+125°C。 - JFM7VX690T36-N使用铅锡焊球,工作温度范围与JFM7VX690T36-AS相同。 技术手册中还包含了一系列详细的技术参数,包括极限参数、推荐工作条件、电特性参数、ESD等级、MSL等级、重量等。在产品参数章节中,还特别强调了封装类型,包括外形图和尺寸、引出端定义等。引出端定义是指对FPGA芯片上的各个引脚的功能和接线规则进行说明,这对于FPGA的正确应用和电路设计至关重要。 应用指南章节涉及了FPGA在不同应用场景下的推荐使用方法。其中差异说明部分可能涉及产品之间的性能差异;关键性能对比可能包括功耗与速度对比、上电浪涌电流测试情况说明、GTH Channel Loss性能差异说明、GTH电源性能差异说明等。此外,手册可能还提供了其他推荐应用方案,例如不使用的BANK接法推荐、CCLK信号PCB布线推荐、JTAG级联PCB布线推荐、系统工作的复位方案推荐等,这些内容对于提高系统性能和稳定性有着重要作用。 焊接及注意事项章节则针对产品的焊接过程提供了指导,强调焊接过程中的注意事项,以确保产品在组装过程中的稳定性和可靠性。手册还明确指出,未经复旦微电子的许可,不得翻印或者复制全部或部分本资料的内容,且不承担采购方选择与使用本文描述的产品和服务的责任。 上海复旦微电子集团股份有限公司拥有相关的商标和知识产权。该公司在中国发布的技术手册,版权为上海复旦微电子集团股份有限公司所有,未经许可不得进行复制或传播。 技术手册提供了上海复旦微电子集团股份有限公司销售及服务网点的信息,方便用户在需要时能够联系到相应的服务机构,获取最新信息和必要的支持。同时,用户可以访问复旦微电子的官方网站(***以获取更多产品信息和公司动态。
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