什么是單例模式
- 單例模式（Singleton Pattern）是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的模式，實(shí)際應(yīng)用很廣泛，比如 Spring 中的Bean實(shí)例就是一個(gè)單例對(duì)象。
- 定義：確保某一個(gè)類 只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。
單例模式的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
- 只有一個(gè)實(shí)例，減少了內(nèi)存的開銷，尤其是頻繁的創(chuàng)建和銷毀實(shí)例。
- 單例模式可以避免對(duì)資源的多重占用，例如一個(gè)寫文件動(dòng)作，由于只有一個(gè)實(shí)例存在內(nèi)存中，避免對(duì)同一個(gè)資源文件的同時(shí)寫操作。
- 單例模式可以在系統(tǒng)設(shè)置全局的訪問點(diǎn)，優(yōu)化和共享資源訪問，例如可以設(shè)計(jì)一個(gè)單例類，負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)表的映射處理。
缺點(diǎn)
- 單例模式一般沒有接口，很難擴(kuò)展（根據(jù)環(huán)境而定）。
- 單例模式與單一職責(zé)原則有沖突。一個(gè)類應(yīng)該只實(shí)現(xiàn)一個(gè)邏輯，而不關(guān)心是否是單例的。
單例模式的實(shí)現(xiàn)
- 單例模式有很多的實(shí)現(xiàn)方式，但是各種實(shí)現(xiàn)的方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)，下面來看看各種的實(shí)現(xiàn)方式。
- 單例模式的實(shí)現(xiàn)滿足以下幾點(diǎn)：構(gòu)造方法私有。有一個(gè)靜態(tài)方法獲取該類的實(shí)例。該類保證只有一個(gè)實(shí)例。
懶漢式
- 懶漢式是當(dāng)用到這個(gè)對(duì)象的時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建。
- 懶漢式，在需要單例模式類實(shí)例時(shí)它才創(chuàng)建出來給你（因?yàn)楹軕校?/li>
- 優(yōu)點(diǎn)：只有用到的時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象，因此節(jié)省資源。
- 簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)如下:
/** *Singleton類，單例模式類，在類加載時(shí)便會(huì)創(chuàng)建一個(gè)私有靜態(tài)變量instance，也就是該類的實(shí) *例，再通過公共接口getInstance()來發(fā)布該實(shí)例 */ public class Singleton { private static Singleton instance; //私有化構(gòu)造方法防止外界new對(duì)象 private Singleton (){}
//公有化靜態(tài)函數(shù),對(duì)外暴露單例對(duì)象的接口
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
但是這種方式并不能保證這是唯一的單例,在高并發(fā)訪問下,多個(gè)線程同時(shí)訪問到這個(gè)單例時(shí),還是有可能不能保證這個(gè)類就是單例的
為了保證線程安全,我們可以加鎖,給這個(gè)getInstance()方法加上線程同步鎖synchronize具體實(shí)現(xiàn)如下:
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){
}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
但是這種方式一旦加鎖,雖然可以保證其實(shí)單例且線程安全的,但是在高并發(fā)訪問下性能必然是受到影響,多個(gè)線程都需要用到該單例時(shí),就無法保證速度,需要同步地等待這個(gè)單例使用完回到JVM中的堆區(qū)(Heap)才可以繼續(xù)使用這個(gè)單例,效率十分的低。
還有一種是雙重檢查式,兩次判斷
Double Check Lock(DCL)方式實(shí)現(xiàn)單例模式
public class Singleton{
private volatile static Singleton instance;
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null){
synchronized (Singleton.class){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
我們可以看到getInstance中對(duì)instance進(jìn)行了兩次判斷是否為空,第一次判斷主要是為了避免不必要的同步問題,第二次判斷則是為了在null的情況下創(chuàng)建實(shí)例,因?yàn)樵谀承┣闆r下會(huì)出現(xiàn)失效問題即DCL失效問題,可以使用volatile關(guān)鍵字處理這個(gè)問題,但是同樣的,使用了volatile關(guān)鍵字也會(huì)對(duì)性能有一定的影響。但是優(yōu)點(diǎn)在于資源利用率高,第一次執(zhí)行g(shù)etInstance時(shí)對(duì)象才被實(shí)例化,但是DCL也因?yàn)榈谝淮渭虞d時(shí)反應(yīng)慢,所以在高并發(fā)情況下也會(huì)有一定的缺陷。
餓漢式
- 餓漢式和懶漢式恰巧相反，在類加載的時(shí)候就創(chuàng)建實(shí)例。
- 單例模式類迫不及待的想要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例了（因?yàn)轲I了）
- 優(yōu)點(diǎn)：還沒用到就創(chuàng)建，浪費(fèi)資源。
- 缺點(diǎn)：在類加載的時(shí)候就創(chuàng)建，線程安全。
- 實(shí)現(xiàn)如下：
/**
*這種方式在類加載時(shí)就完成了初始化，所以類加載較慢，但是獲取對(duì)象的速度快。這種方式
*基于類加載機(jī)制，避免了多線程的同步問題。如果從來沒有使用過這個(gè)實(shí)例，則會(huì)造成內(nèi)存
*的浪費(fèi)。
*/
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
匿名內(nèi)部類/靜態(tài)內(nèi)部類
- 利用靜態(tài)變量、靜態(tài)代碼塊、靜態(tài)方法都是在類加載的時(shí)候只加載一次的原理。
- 實(shí)現(xiàn)如下
public class Singleton {
private static Singleton instance;
//靜態(tài)塊在類加載時(shí)會(huì)被執(zhí)行，也就創(chuàng)建了Singleton類實(shí)例
static{
instance = new Singleton();
}
private Singleton (){
}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
/**
*Java靜態(tài)內(nèi)部類的特性是，加載的時(shí)候不會(huì)加載內(nèi)部靜態(tài)類，使用的時(shí)候才會(huì)進(jìn)行加載。
*第一次加載Singleton類時(shí)并不會(huì)初始化sInstance，只有第一次調(diào)用getInstance方法時(shí)虛
*擬機(jī)加載SingletonHolder并初始化sInstance。這樣不僅能確保線程安全，也能保證
*Singleton類的唯一性。所以，推薦使用靜態(tài)內(nèi)部類單例模式
*/
public class Singleton {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){
}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
枚舉單例模式
/**
*默認(rèn)枚舉實(shí)例的創(chuàng)建是線程安全的，并且在任何情況下都是單例。
*枚舉單例的有點(diǎn)就是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是可讀性不高。
*/
public enum Singleton {
//外部調(diào)用由原來的Singleton.getInstance變成了Singleton.INSTANCE了。
INSTANCE;
}
總結(jié)
單例模式是運(yùn)用頻率很高的模式，在我們客戶端通常是沒有高并發(fā)的情況，所以選擇哪種方式并不會(huì)有太大的影響。出于效率考慮，推薦使用靜態(tài)內(nèi)部類的單例模式和DCL的單例模式。
優(yōu)點(diǎn)：
- 由于單例模式在內(nèi)存中只有一個(gè)實(shí)例，減少內(nèi)存開支，特別是一個(gè)對(duì)象需要頻繁創(chuàng)建、銷毀時(shí)，而且創(chuàng)建或銷毀時(shí)性能又無法優(yōu)化，單例模式的優(yōu)勢(shì)就十分明顯。
- 由于單例模式只生成一個(gè)實(shí)例，所以減少了系統(tǒng)的性能開銷，當(dāng)一個(gè)對(duì)象的產(chǎn)生需要比較多的資源時(shí)，如讀取配置、產(chǎn)生其他依賴對(duì)象時(shí)，則可通過在應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)直接產(chǎn)生一個(gè)單例對(duì)象，然后用永久駐留的方式解決。
- 單例模式可以避免對(duì)資源的多重占用，如一個(gè)文件的操作，由于只有一個(gè)實(shí)例存在內(nèi)存中，避免對(duì)同一個(gè)資源文件的同時(shí)操作。
- 單例模式可以在系統(tǒng)設(shè)置全局的訪問點(diǎn)，優(yōu)化和共享資源訪問。例如，可以設(shè)計(jì)一個(gè)單例類，負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)表的映射處理。
缺點(diǎn)：
- 單例模式一般沒有接口，擴(kuò)展很困難，除非修改代碼。
- 單例對(duì)象如果持有Context，那么很容易引發(fā)內(nèi)存泄露，此時(shí)需要注意傳遞給單例對(duì)象的Context最好是Application Context。
- 不適合用于變化頻繁的對(duì)象；如果實(shí)例化的對(duì)象長(zhǎng)時(shí)間不被利用，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為該對(duì)象是垃圾而被回收，這可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)象狀態(tài)的丟失；
使用場(chǎng)景
- 網(wǎng)站訪問量計(jì)數(shù)器。
- 項(xiàng)目中用于讀取配置文件的類。
- Spring中，每個(gè)Bean默認(rèn)都是單例的，這樣便于Spring容器進(jìn)行管理。
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