单例模式

#单例模式

###定义

保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。

Singleton:负责创建Singleton类自己的唯一实例,并提供一个getInstance的方法,让外部来访问这个类的唯一实例。

  • 饿汉式:

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    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
  • 懒汉式

    1
    private static Singleton uniqueInstance = null;

###功能
单例模式是用来保证这个类在运行期间只会被创建一个类实例,另外,单例模式还提供了一个全局唯一访问这个类实例的访问点,就是getInstance方法。

###范围
Java里面实现的单例是一个虚拟机的范围。因为装载类的功能是虚拟机的,所以一个虚拟机在通过自己的ClassLoader装载饿汉式实现单例类的时候就会创建一个类的实例。

懒汉式单例有延迟加载和缓存的思想

###优缺点

  • 懒汉式是典型的时间换空间
  • 饿汉式是典型的空间换时间

  • 不加同步的懒汉式是线程不安全的。比如,有两个线程,一个是线程A,一个是线程B,它们同时调用getInstance方法,就可能导致并发问题。

  • 饿汉式是线程安全的,因为虚拟机保证只会装载一次,在装载类的时候是不会发生并发的。


如何实现懒汉式的线程安全?

加上synchronized即可

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public static synchronized Singleton getInstance(){}

但这样会降低整个访问的速度,而且每次都要判断。可以用双重检查加锁。

双重加锁机制,指的是:并不是每次进入getInstance方法都需要同步,而是先不同步,进入方法过后,先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块,这是第一重检查。进入同步块后,再次检查实例是否存在,如果不存在,就在同步的情况下创建一个实例。这是第二重检查。

双重加锁机制的实现会使用一个关键字volatile,它的意思是:被volatile修饰的变量的值,将不会被本地线程缓存,所有对该变量的读写都是直接操作共享内存,从而确保多个线程能正确的处理该变量。

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/**
* 双重检查加锁的单例模式
* @author dream
*
*/
public class Singleton {

/**
* 对保存实例的变量添加volitile的修饰
*/
private volatile static Singleton instance = null;
private Singleton(){

}

public static Singleton getInstance(){
//先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块
if(instance == null){
//同步块,线程安全的创建实例
synchronized (Singleton.class) {
//再次检查实例是否存在,如果不存在才真正的创建实例
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}

}

###一种更好的单例实现方式

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public class Singleton {

/**
* 类级的内部类,也就是静态类的成员式内部类,该内部类的实例与外部类的实例
* 没有绑定关系,而且只有被调用时才会装载,从而实现了延迟加载
* @author dream
*
*/
private static class SingletonHolder{
/**
* 静态初始化器,由JVM来保证线程安全
*/
private static final Singleton instance = new Singleton();
}

/**
* 私有化构造方法
*/
private Singleton(){

}

public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}

根据《高效Java第二版》中的说法,单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。

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package example6;

/**
* 使用枚举来实现单例模式的示例
* @author dream
*
*/
public class Singleton {

/**
* 定义一个枚举的元素,它就代表了Singleton的一个实例
*/
uniqueInstance;

/**
* 示意方法,单例可以有自己的操作
*/
public void singletonOperation(){
//功能树立
}
}

###本质
控制实例数量

###何时选用单例模式
当需要控制一个类的实例只能有一个,而且客户只能从一个全局访问点访问它时,可以选用单例模式,这些功能恰好是单例模式要解决的问题。

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