设计模式——3单例模式(Singleton)
3、单例模式(Singleton)
单例对象(Singleton)是一种常用的设计模式。在Java应用中,单例对象能保证在一个JVM中,该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处:
1、某些类创建比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的系统开销。
2、省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力。
3、有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统完全乱了。(比如一个军队出现了多个司令员同时指挥,肯定会乱成一团),所以只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。
首先我们写一个简单的单例类:
[java] view plaincopy
- public class Singleton {
- / 持有私有静态实例,防止被引用,此处赋值为null,目的是实现延迟加载 /
- private static Singleton instance = null;
- / 私有构造方法,防止被实例化 /
- private Singleton() {
- }
- / 静态工程方法,创建实例 /
- public static Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
- / 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 /
- public Object readResolve() {
- return instance;
- }
- }
这个类可以满足基本要求,但是,像这样毫无线程安全保护的类,如果我们把它放入多线程的环境下,肯定就会出现问题了,如何解决?我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字,如下:
[java] view plaincopy
- public static synchronized Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
但是,synchronized关键字锁住的是这个对象,这样的用法,在性能上会有所下降,因为每次调用getInstance(),都要对对象上锁,事实上,只有在第一次创建对象的时候需要加锁,之后就不需要了,所以,这个地方需要改进。我们改成下面这个:
[java] view plaincopy
- public static Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- synchronized (instance) {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- }
- }
- return instance;
- }
似乎解决了之前提到的问题,将synchronized关键字加在了内部,也就是说当调用的时候是不需要加锁的,只有在instance为null,并创建对象的时候才需要加锁,性能有一定的提升。但是,这样的情况,还是有可能有问题的,看下面的情况:在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序,也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance成员,然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了,我们以A、B两个线程为例:
a>A、B线程同时进入了第一个if判断
b>A首先进入synchronized块,由于instance为null,所以它执行instance = new Singleton();
c>由于JVM内部的优化机制,JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存,并赋值给instance成员(注意此时JVM没有开始初始化这个实例),然后A离开了synchronized块。
d>B进入synchronized块,由于instance此时不是null,因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。
e>此时B线程打算使用Singleton实例,却发现它没有被初始化,于是错误发生了。
所以程序还是有可能发生错误,其实程序在运行过程是很复杂的,从这点我们就可以看出,尤其是在写多线程环境下的程序更有难度,有挑战性。我们对该程序做进一步优化:
[java] view plaincopy
- private static class SingletonFactory{
- private static Singleton instance = new Singleton();
- }
- public static Singleton getInstance(){
- return SingletonFactory.instance;
- }
实际情况是,单例模式使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候,JVM能够帮我们保证instance只被创建一次,并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕,这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结一个完美的单例模式:
[java] view plaincopy
- public class Singleton {
- / 私有构造方法,防止被实例化 /
- private Singleton() {
- }
- / 此处使用一个内部类来维护单例 /
- private static class SingletonFactory {
- private static Singleton instance = new Singleton();
- }
- / 获取实例 /
- public static Singleton getInstance() {
- return SingletonFactory.instance;
- }
- / 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 /
- public Object readResolve() {
- return getInstance();
- }
- }
其实说它完美,也不一定,如果在构造函数中抛出异常,实例将永远得不到创建,也会出错。所以说,十分完美的东西是没有的,我们只能根据实际情况,选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现:因为我们只需要在创建类的时候进行同步,所以只要将创建和getInstance()分开,单独为创建加synchronized关键字,也是可以的:
[java] view plaincopy
- public class SingletonTest {
- private static SingletonTest instance = null;
- private SingletonTest() {
- }
- private static synchronized void syncInit() {
- if (instance == null) {
- instance = new SingletonTest();
- }
- }
- public static SingletonTest getInstance() {
- if (instance == null) {
- syncInit();
- }
- return instance;
- }
- }
考虑性能的话,整个程序只需创建一次实例,所以性能也不会有什么影响。
补充:采用"影子实例"的办法为单例对象的属性同步更新
[java] view plaincopy
- public class SingletonTest {
- private static SingletonTest instance = null;
- private Vector properties = null;
- public Vector getProperties() {
- return properties;
- }
- private SingletonTest() {
- }
- private static synchronized void syncInit() {
- if (instance == null) {
- instance = new SingletonTest();
- }
- }
- public static SingletonTest getInstance() {
- if (instance == null) {
- syncInit();
- }
- return instance;
- }
- public void updateProperties() {
- SingletonTest shadow = new SingletonTest();
- properties = shadow.getProperties();
- }
- }
通过单例模式的学习告诉我们:
1、单例模式理解起来简单,但是具体实现起来还是有一定的难度。
2、synchronized关键字锁定的是对象,在用的时候,一定要在恰当的地方使用(注意需要使用锁的对象和过程,可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁)。
到这儿,单例模式基本已经讲完了,结尾处,笔者突然想到另一个问题,就是采用类的静态方法,实现单例模式的效果,也是可行的,此处二者有什么不同?
首先,静态类不能实现接口。(从类的角度说是可以的,但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法,所以即使实现了也是非静态的)
其次,单例可以被延迟初始化,静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载,是因为有些类比较庞大,所以延迟加载有助于提升性能。
再次,单例类可以被继承,他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static,无法被覆写。
最后一点,单例类比较灵活,毕竟从实现上只是一个普通的Java类,只要满足单例的基本需求,你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能,但是静态类不行。从上面这些概括中,基本可以看出二者的区别,但是,从另一方面讲,我们上面最后实现的那个单例模式,内部就是用一个静态类来实现的,所以,二者有很大的关联,只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合,才能造就出完美的解决方案,就像HashMap采用数组+链表来实现一样,其实生活中很多事情都是这样,单用不同的方法来处理问题,总是有优点也有缺点,最完美的方法是,结合各个方法的优点,才能最好的解决问题!
设计模式——3单例模式(Singleton)相关推荐
- 设计模式之单例模式——Singleton
设计模式之单例模式--Singleton 设计意图: 保证类仅有一个实例,并且可以供应用程序全局使用.为了保证这一点,就需要这个类自己创建自己的对象,并且对外有 ...
- 设计模式之——单例模式(Singleton)的常见应用场景(转):
单例模式(Singleton)也叫单态模式,是设计模式中最为简单的一种模式,甚至有些模式大师都不称其为模式,称其为一种实现技巧,因为设计模式讲究对象之间的关系的抽象,而单例模式只有自己一个对象,也因此 ...
- Java设计模式之单例模式(Singleton Pattern)
**单例模式:用来创造独一无二的,只能有一个实例的对象设计模式.单例模式确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点.**相比于全局变量(对对象的静态引用),单例模式可以延迟实例化,而且全局变量不能保 ...
- 【设计模式】单例模式 Singleton Pattern
通常我们在写程序的时候会碰到一个类只允许在整个系统中只存在一个实例(Instance) 的情况, 比如说我们想做一计数器,统计某些接口调用的次数,通常我们的数据库连接也是只期望有一个实例.Windo ...
- 设计模式之单例模式(Singleton)摘录
23种GOF设计模式一般分为三大类:创建型模式.结构型模式.行为模式. 创建型模式包括:1.FactoryMethod(工厂方法模式):2.Abstract Factory(抽象工厂模式):3.Sin ...
- Android设计模式——单例模式(Singleton)
二十三种设计模式分为三大类: 创建型模式,共五种:工厂方法模式.抽象工厂模式.单例模式.建造者模式.原型模式. 结构型模式,共七种:适配器模式.装饰器模式.代理模式.外观模式.桥接模式.组合模式.享元 ...
- 设计模式(21):创建型-单例模式(Singleton)
设计模式(Design pattern)是一套被反复使用.多数人知晓的.经过分类编目的.代码设计经验的总结.使用设计模式是为了可重用代码.让代码更容易被他人理解.保证代码可靠性. 毫无疑问,设计模式于 ...
- python3中的单例模式Singleton
#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*- # @Date : 2019-01-21 09:09:09 # @Author : cdl (1217096 ...
- android开发常用的设计模式,android开发设计模式之——单例模式详解
单例模式是设计模式中最常见也最简单的一种设计模式,保证了在程序中只有一个实例存在并且能全局的访问到.比如在Android实际APP 开发中用到的 账号信息对象管理, 数据库对象(SQLiteOpenH ...
- Java 设计模式之单例模式
单例模式(Singleton Pattern)是 Java 中最简单的设计模式之一.这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式. 这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对 ...
最新文章
- NLineInputFormat案例
- 使用case when进行行转列
- 笔记本禁用自带键盘攻略-------针对shift默认按下的解决方案
- BZOJ1117 [POI2009]救火站Gas 贪心
- linux attach 指令,以太坊实战-attach命令详解
- 爱因斯坦谈教育,放在首位的该是什么?
- html大小写字符串转换成整数,c++字符串大小写转换
- 用VC写Assembly代码(4)
- 【JDK源码分析】StringBuilder、StringBuilder、String、AbstractStringBuilder源码解析
- vue-cli入门(四)——vue-resource登录注册实例
- 如何使基于梯度下降的机器学习并行化
- python 搭建web_理解python web开发,轻松搭建web app!
- 计算机的标准输入法,维语输入法电脑版
- plc控制伺服电机 四轴攻丝机案例 该程序为plc控制伺服电机的工程案例程序,包含伺服电机接线图,包含程序流程的详细解释说明
- 服务器系统宽带拔号,宽带拨号上网什么意思?宽带拨号上网的操作步骤
- 颜值大比拼,用数据告诉你中国哪里美女多?
- 比较:strcmp(),strncmp(),strcasecmp(),strncasecmp()
- RWLinno的退役贴
- 【自动化__持续集成】___java___构造方法
- PHP伪造IP或来源地址
热门文章
- ppt 简单动画制作
- import configparser config.read(config_path) 报错 UnicodeDecodeError: ‘gbk‘ codec can‘t decode byte 0x
- 语义分割--Attention to Scale: Scale-aware Semantic Image Segmentation
- 【linux】tc命令使用总结
- MariaDB/MySQL 报错解决:ERROR 1698 (28000): Access denied for user 'root'@'localhost'
- android fadingedge,Android:从滚动条中仅删除底部的FadingEdge效果
- Linux下的vim文本替换,Linux下文本的vim文本替换
- pandas转mysql特定列_在pandas.DataFrame.to_sql时指定数据库表的列类型
- html标签一对一绑定的组件,一种原生组件替换HTML标签的轻量级方法尝试
- 清华学霸花了三年时间对java理解: Java分布式架构