设计模式——01.单例设计模式

mac2025-01-11  14

什么是单例设计模式?

单例模式是一种常用的软件设计模式,通过单例,保证系统中只有一个对象实例。


具体实现

将构造方法私有化,使其不能在外部通过new实例化该对象在该类的内部产生一个唯一的实例化类对象,将其封装为private static 类型定义静态方法返回对象

1.立即加载/饿汉式

public class Singleton { // 将自身实例化对象设置为一个属性,并用static、final修饰 private static final Singleton instance = new Singleton(); // 构造方法私有化 private Singleton() {} // 静态方法返回该实例 public static Singleton getInstance() { return instance; } } 优点:实现起来简单,没有多线程同步问题。缺点:当类SingleTon被加载时,会初始化instance,静态变量被创建并分配内存,从这以后,这个变量一直都会占据内存,当类卸载时,静态变量被摧毁,释放所占有的内存,因此在某些条件下会耗费内存。

2.延迟加载/懒汉式

public class Singleton { // 将自身实例化对象设置为一个属性,并用static修饰 private static Singleton instance; // 构造方法私有化 private Singleton() {} // 静态方法返回该实例 public static Singleton getInstance() { if(instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } 优点:实现起来比较简单,当SingleTon被调用时才创建实例,分配内存,一定条件下会节约内存。缺点:在多线程环境下这种方法是错误的,不能保证单例。

3.线程安全的懒汉式

public class Singleton { // 将自身实例化对象设置为一个属性,并用static修饰 private static Singleton instance; // 构造方法私有化 private Singleton() {} // 静态方法返回该实例,加synchronized关键字实现同步 public static synchronized Singleton getInstance() { if(instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } 优点:在多线程情形下,保证了“懒汉模式”的线程安全。缺点:众所周知在多线程情形下,synchronized方法通常效率低,显然这不是最佳的实现方案。

4.DCL双检查锁机制(double check locking)

public class Singleton { // 将自身实例化对象设置为一个属性,并用static修饰 private static Singleton instance; // 构造方法私有化 private Singleton() {} // 静态方法返回该实例 public static Singleton getInstance() { // 第一次检查instance是否被实例化出来,如果没有进入if块 if(instance == null) { synchronized (Singleton.class) { // 某个线程取得了类锁,实例化对象前第二次检查instance是否已经被实例化出来,如果没有,才最终实例出对象 if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } 单例模式的最佳实现方式。内存占用率高,效率高,线程安全,多线程操作原子性。

知识扩展:Synchronized

Synchronized是Java中解决并发问题的一种最常用的方法,也是最简单的一种方法。Synchronized的作用主要有三个: 确保线程互斥的访问同步代码保证共享变量的修改能够及时可见有效解决重排序问题。 Java中每一个对象都可以作为锁,这是synchronized实现同步的基础。
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