【有夢想的IT人】常用設計模式的總結(一) 單例模式

關于設計模式,我覺得是個程序員就應該聽過,但是很多人用的時候還是一臉懵逼,今天26歲老司機總結一下我們常用的設計模式
設計模式一共有23種:

- 創建型(5種):主要用于處理對象的創建,實例化對象:
單例,建造者,原型,工廠方法,抽象工廠

結構型(7種):處理類或對象間的組合
適配器,裝飾者,結合,橋接,外觀,享元,代理

行為型(11種):描述類或對象怎樣進行交互和職責分配
策略,觀察者,迭代器,命令,備忘錄,中介者,解釋器,訪問者,責任鏈,狀態,模板方法

今天我們主要研究一下單例模式:

單例模式(Singleton Pattern)

作用:保證 類在內存中 的 對象唯一性。

適用場景:

  • 1.避免創建多個實例浪費資源

  • 2.避免多個實例因多次調用而出現錯誤

  • 3.一般寫工具類,線程池,緩存,數據庫會用到。
    套路(三個要點):

  • 1.不允許在類外new對象 —— 構造方法私有化

  • 2.在類中創建對象 —— 通過new在本類中創建一個實例

  • 3.對外提供獲取該實例的方法 —— 定義公有方法返回創建的實例
    餓漢與懶漢的區別

前者在類裝載時就實例化,后者只有在第一次被使用時才實例化。
(餓漢的優點是避免線程同步問題,缺點是即使沒用到這個實例還是會加載)
(懶漢的優點是實現了懶加載,但需要解決線程安全問題!)

5種常用單例套路:

1)餓漢式,沒有實現懶加載~

public class Singleton() {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){ }
    public static Singleton getInstance() { 
        return instance;  
    }
}
//獲取單例對象
Singleton mSingleton = Singleton.getInstance();

2)懶漢式
雖然達到了懶加載,但是卻存在線程安全問題,比如有兩個線程都
剛好執行完if(instance == null),接著準備執行instance = new Singleton()
語句,這樣的結果會導致我們實例化了兩個Singleton對象,
為了解決線程不安全問題,可以對getInstance()方法加鎖。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) { 
            instance = new Singleton(); 
        }
        return instance;
    }
}

3)懶漢式加鎖版
首先普及synchronized當兩個并發線程訪問同一個對象object中的這個synchronized(this)同步代碼塊時,一個時間內只能有一個線程得到執行。另一個線程必須等待當前線程執行完這個代碼塊以后才能執行該代碼塊。

為getInstance方法加鎖雖然保證了線程安全,但是每次執行getInstance()
都需要同步,而實例化對象只需要執行一次就夠了,后面獲取該示例,
應該直接return就好了,方法同步效率太低,一種改進后的寫法是:
synchronized (Singleton.class) { instance = new Singleton(); }
但是,這樣寫依然是線程不安全的,如果你還是想用懶漢式的話,推薦
雙重檢查鎖定(DCL,Double Check Lock)。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) { 
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

4)懶漢式雙重校驗鎖(DCL)
首先普及Volatile:Volatile修飾的成員變量在每次被線程訪問時,都強迫從共享內存中重讀該成員變量的值。而且,當成員變量發生變化時,強迫線程將變化值回寫到共享內存。這樣在任何時刻,兩個不同的線程總是看到某個成員變量的同一個值。

代碼中進行了兩次if檢查,這樣就可以保證線程安全,初始化一次后,
后面再次訪問時,if檢查,直接return 實例化對象。volatile是1.5后
引入的,volatile關鍵字會屏蔽Java虛擬機所做的一些代碼優化,會導
致系統運行效率降低,而更好的寫法是使用靜態內部類來實現單例!

public class Singleton{
    private static volatile Singleton instance = null;
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized(Singleton.class) {
                if(instance == null){
                       instance = new Singleton();
              }
            }
        }
        return instance;
    }
 }

5)靜態內部類實現單例(推薦)

和餓漢式類似,都是通過類加載機制來保證初始化實例的
時候只有一個線程,從而避免線程安全問題,餓漢式的
Singleton類被加載時,就會實例化,而靜態內部類這種,
當Singleton類被加載時,不會立即實例化,調用getInstance()
方法才會裝載SingletonHolder類,從而完成Singleton的實例化。

public class Singleton {
    private Singleton() { }
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton()
    }
}

結論:由以上結果可以得知單例模式為一個面向對象的應用程序提供了對象惟一的訪問點,不管它實現何種功能,整個應用程序都會同享一個實例對象。

對于單例模式的幾種實現方式,知道餓漢式和懶漢式的區別,線程安全,資源加載的時機,還有懶漢式為了實現線程安全的3種方式的細微差別。
參考:http://www.lxweimin.com/p/b84a251a8838
Our youth never dies,just fades away.

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