设计模式是一套反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验总结。使用设计模式为了提高代码的可重用性,让代码更容易被他人理解,保证代码的可靠性。
单例模式的概念及特点:
java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种,这里主要介绍两种:懒汉式单例、饿汉式单例。
单例模式有以下特点:
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。
单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。
一、懒汉式单例模式
package com.tong.Singleton1;
/*
懒汉式单例模式
*/
public class Singleton1 {
//私有化构造方法
private Singleton1() {}
private static Singleton1 single=null;
//静态工厂方法
public static Singleton1 getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton1();
}
return single;
}
}
Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,可以用下面两种并发方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全
(1) 在getInstance方法上加同步,即用synchronized 修饰方法
(2)双重检查锁定
package com.tong.Singleton1;
/*
懒汉式单例模式
*/
public class Singleton1 {
volatile private static Singleton1 singleton = null;
//私有化构造方法
private Singleton1() {}
private static Singleton1 single=null;
//静态工厂方法
public static Singleton1 getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton1.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
(3)静态内部类
public class Singleton1 {
//静态内部类
private static class LazyHolder {
private static final Singleton1 INSTANCE =
new Singleton1();
}
private Singleton1 (){}
public static final Singleton1 getInstance() {
return LazyHolder.INSTANCE;
}
}
二、饿汉式单例模式
饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。
package com.tong.Singleton2;
/*
饿汉式单例模式
*/
public class Singleton2 {
//私有化构造方法
private Singleton2() {}
private static final Singleton2 single = new Singleton2();
//静态工厂方法
public static Singleton2 getInstance() {
return single;
}
}
三、饿汉式和懒汉式区别
(1)线程安全:
懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2、3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。
饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,
(2)资源加载和性能:
懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。
至于1、2、3这三种实现又有些区别,
第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的,
第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗
第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般比较倾向于使用这一种。
饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成,