关于设计模式:设计模式单例模式

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所谓类的单例设计模式，就是采取肯定的办法保障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获得其对象实例的办法(静态方法)。

比方 Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创立 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的，个别状况下，一个我的项目通常只须要一个 SessionFactory 就够，这是就会应用到单例模式。

单例模式八种形式

饿汉式 (动态常量)
饿汉式（动态代码块）
懒汉式(线程不平安)
懒汉式(线程平安，同步办法)
懒汉式(线程平安，同步代码块)
双重查看
动态外部类
枚举

利用实例

步骤如下：

结构器私有化 (避免 new)
类的外部创建对象
向外裸露一个动态的公共办法 getInstance

代码实现

public class SingletonDemo01 {public static void main(String[] args) {Singleton01 instance01 = Singleton01.getInstance();
        Singleton01 instance02 = Singleton01.getInstance();

        System.out.println(instance01 == instance02); // true
        System.out.println("instance01 hashcode=" + instance01.hashCode());
        System.out.println("instance02 hashcode=" + instance02.hashCode());
    }
}

/**
 * 饿汉式 -- 动态常量
 */
class Singleton01 {

    // 1. 构造方法私有化，内部不能 new
    private Singleton01() {}

    // 2. 定义动态变量
    public final static Singleton01 instance = new Singleton01();

    // 3. 向外裸露一个静态方法
    public static Singleton01 getInstance() {return instance;}
}

优缺点阐明

长处：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就实现实例化，防止了线程同步问题。
毛病：在类装载的时候就实现实例化，没有达到 LazyLoading 的成果。如果从始至终从未应用过这个实例，则会造成内存的节约。
这种形式基于 classloder 机制防止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 办法，然而导致类装载的起因有很多种，因而不能确定有其余的形式（或者其余的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 lazyloading 的成果。
论断：这种单例模式可用，可能造成内存节约。

利用实例

public class SingletonDemo02 {public static void main(String[] args) {Singleton02 instance01 = Singleton02.getInstance();
        Singleton02 instance02 = Singleton02.getInstance();

        System.out.println(instance01 == instance02); // true
        System.out.println("instance01 hashcode=" + instance01.hashCode());
        System.out.println("instance02 hashcode=" + instance02.hashCode());
    }
}

/**
 * 饿汉式 -- 动态代码块
 */
class Singleton02 {

    // 1. 构造方法私有化，内部不能 new
    private Singleton02() {}

    // 2. 定义动态变量
    public static Singleton02 instance;

    // 3. 动态代码块
    static {instance = new Singleton02();
    }

    // 4. 向外裸露一个静态方法
    public static Singleton02 getInstance() {return instance;}
}

优缺点阐明

这种形式和下面的形式其实相似，只不过将类实例化的过程放在了动态代码块中，也是在类装载的时候，就执行动态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和下面是一样的。
论断：这种单例模式可用，然而可能造成内存节约。

利用实例

public class SingletonDemo03 {public static void main(String[] args) {Singleton03 instance01 = Singleton03.getInstance();
        Singleton03 instance02 = Singleton03.getInstance();

        System.out.println(instance01 == instance02); // true
        System.out.println("instance01 hashcode=" + instance01.hashCode());
        System.out.println("instance02 hashcode=" + instance02.hashCode());

    }
}

/**
 * 懒汉式 -- 线程不平安
 */
class Singleton03 {

    // 1. 构造方法私有化，内部不能 new
    private Singleton03() {}

    // 2. 创立动态常量
    private static Singleton03 instance;

    // 3. 创立静态方法，供内部调用，当须要实例时，才去创立 instance
    public static Singleton03 getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton03();
        }

        return instance;
    }

}

优缺点阐明

起到了 LazyLoading 的成果，然而只能在单线程下应用。
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，造成线程不平安，所以在多线程环境下不可应用这种形式。
论断：在理论开发中，不要应用这种形式.

利用实例

public class SingletonDemo04 {public static void main(String[] args) {Singleton04 instance01 = Singleton04.getInstance();
        Singleton04 instance02 = Singleton04.getInstance();

        System.out.println(instance01 == instance02); // true
        System.out.println("instance01 hashcode=" + instance01.hashCode());
        System.out.println("instance02 hashcode=" + instance02.hashCode());

    }
}

/**
 * 懒汉式 -- 线程平安
 */
class Singleton04{

    // 1. 构造方法私有化，内部不能 new
    private Singleton04() {}

    // 2. 创立动态常量
    private static Singleton04 instance;

    // 3. 创立静态方法，供内部调用，当须要实例时，才去创立 instance
    // 4. 退出 synchronized 关键字，解决线程不齐全问题
    public static synchronized Singleton04 getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton04();
        }

        return instance;
    }

}

优缺点阐明

解决了线程平安问题。
效率太低了，每个线程在想取得类的实例时候，执行 getInstance() 办法都要进行同步。而其实这个办法只执行一次实例化代码就够了，前面的想取得该类实例，间接 return 就行了。办法进行同步效率太低。
论断：在理论开发中，不举荐应用这种形式。

利用实例

public class SingletonDemo05 {public static void main(String[] args) {Singleton05 instance01 = Singleton05.getInstance();
        Singleton05 instance02 = Singleton05.getInstance();

        System.out.println(instance01 == instance02); // true
        System.out.println("instance01 hashcode=" + instance01.hashCode());
        System.out.println("instance02 hashcode=" + instance02.hashCode());

    }
}

/**
 * 懒汉式 -- 线程平安 -- 同步代码块
 */
class Singleton05{

    // 1. 构造方法私有化，内部不能 new
    private Singleton05() {}

    // 2. 创立动态常量
    private static Singleton05 instance;

    // 3. 创立静态方法，供内部调用，当须要实例时，才去创立 instance
    // 4. 应用同步代码块
    public static Singleton05 getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton05.class) {instance = new Singleton05();
            }
        }

        return instance;
    }

}

优缺点阐明

论断：在理论开发中，不能应用这种形式。

利用实例

public class SingletonDemo06 {public static void main(String[] args) {Singleton06 instance01 = Singleton06.getInstance();
        Singleton06 instance02 = Singleton06.getInstance();

        System.out.println(instance01 == instance02); // true
        System.out.println("instance01 hashcode=" + instance01.hashCode());
        System.out.println("instance02 hashcode=" + instance02.hashCode());
    }
}

/**
 * 双重查看
 */
class Singleton06 {

    // 1. 构造方法私有化，内部不能间接 new
    private Singleton06 () {}

    // 2. 创立动态常量
    private static Singleton06 instance;

    // 3. 提供静态方法，供内部调用
    // 4. 应用双重查看，即实现了懒加载的成果，又保障了线程平安，举荐应用
    public static Singleton06 getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton06.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton06();
                }

                return instance;
            }
        }

        return instance;
    }
}

优缺点阐明

Double-Check 概念是多线程开发中常应用到的，如代码中所示，咱们进行了两次 if(singleton==null) 查看，这样就能够保障线程平安了。
这样，实例化代码只用执行一次，前面再次拜访时，判断 if(singleton==null)，间接 return 实例化对象，也防止的重复进行办法同步。
线程平安、提早加载、效率较高。
论断：在理论开发中，举荐应用这种单例设计模式。

利用实例

public class SingletonDemo07 {public static void main(String[] args) {Singleton07 instance01 = Singleton07.getInstance();
        Singleton07 instance02 = Singleton07.getInstance();

        System.out.println(instance01 == instance02); // true
        System.out.println("instance01 hashcode=" + instance01.hashCode());
        System.out.println("instance02 hashcode=" + instance02.hashCode());
    }
}

/**
 * 应用动态外部类的形式实现单例模式
 */
class Singleton07 {

    // 1. 构造方法私有化，内部不能间接 new
    private Singleton07() {}

    // 2. 创立一个动态外部类
    private static class Singleton07Instance {private static final Singleton07 INSTANCE = new Singleton07();
    }

    // 3. 创立一个静态方法，供内部调用
    // 4.JVM 在加载类的时候不会加载动态外部类，在应用到动态外部类的时候才会加载，这样既保证了懒加载的成果，又保障了线程平安
    public static Singleton07 getInstance() {return Singleton07Instance.INSTANCE;}
}

优缺点阐明

这种形式采纳了类装载的机制来保障初始化实例时只有一个线程。
动态外部类形式在 Singleton 类被装载时并不会立刻实例化，而是在须要实例化时，调用 getInstance 办法，才会装载 SingletonInstance 类，从而实现 Singleton 的实例化。
类的动态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM 帮忙咱们保障了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无奈进入的。
长处：防止了线程不平安，利用动态外部类特点实现提早加载，效率高。
论断：举荐应用。

利用实例

public class SingletonDemo08 {public static void main(String[] args) {
        Singleton08 instance01 = Singleton08.INSTANCE;
        Singleton08 instance02 = Singleton08.INSTANCE;

        System.out.println(instance01 == instance02); // true
        System.out.println("instance01 hashcode=" + instance01.hashCode());
        System.out.println("instance02 hashcode=" + instance02.hashCode());
    }
}

/**
 * 应用枚举的形式实现单例模式
 */
enum Singleton08 {INSTANCE;}

优缺点阐明

这借助 JDK 1.5 中增加的枚举来实现单例模式，不仅能防止多线程同步问题，而且还能避免反序列化从新创立新的对象。
这种形式是 EffectiveJava 作者 JoshBloch 提倡的形式。
论断：举荐应用。

JDK 中，java.lang.Runtime 就是经典的单例模式(饿汉式)

代码剖析 + Debug 源码 + 代码阐明

public class Runtime {
    // 应用动态常量的形式实现单例模式
    private static Runtime currentRuntime = new Runtime();

    /**
     * Returns the runtime object associated with the current Java application.
     * Most of the methods of class <code>Runtime</code> are instance
     * methods and must be invoked with respect to the current runtime object.
     *
     * @return  the <code>Runtime</code> object associated with the current
     *          Java application.
     */
    public static Runtime getRuntime() {return currentRuntime;}

    /** Don't let anyone else instantiate this class */
    private Runtime() {}
}

单例模式保障了零碎内存中该类只存在一个对象，节俭了系统资源，对于一些 须要频繁创立销毁的对象，应用单例模式能够进步零碎性能。
当想实例化一个单例类的时候，必须要记住应用相应的获取对象的办法，而不是应用 new。
单例模式应用的场景：须要频繁的进行创立和销毁的对象、创建对象时耗时过多或消耗资源过多(即：重量级对象)，但又常常用到的对象、工具类对象、频繁拜访数据库或文件的对象(比方数据源、session 工厂等)。

正文完

设计模式

发表至：设计模式

2022-08-15

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1.1 单例模式介绍

1.2 饿汉式（动态常量）

1.3 饿汉式（动态代码块）

1.4 懒汉式(线程不平安)

1.5 懒汉式(线程平安，同步办法)

1.6 懒汉式(线程平安，同步代码块)

1.7 双重查看

1.8 动态外部类

1.9 枚举

1.10 单例模式在 JDK 利用的源码剖析

1.11 单例模式注意事项和细节阐明

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