单例模式 单例设计模式介绍
所谓类的单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中,对某个类只能存在一个对象实例 ,并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。 比如Hibernate的SessionFactory,它充当数据存储源的代理,并负责创建Session对象。 SessionFactory并不是轻量级的,一般情况下,一个项目通常只需要一个SessionFactory就够,这是就会使用到单例模式。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 单例模式有八种方式: 1) 饿汉式(静态常量) 2) 饿汉式(静态代码块) 3) 懒汉式(线程不安全) 4) 懒汉式(线程安全,同步方法) 5) 懒汉式(线程安全,同步代码块) 6) 双重检查 7) 静态内部类 8) 枚举
饿汉式(静态常量)
构造器私有化
类的内部创建对象
向外暴露一个静态的公共方法1 2 3 4 5 6 7 8 class Singleton { private Singleton () { } private final static Singleton instance = new Singleton(); public static Singleton getInstance () { return instance; } }
优缺点说明:
优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到Lazy Loading的效果 。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费
这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题,不过, instance在类装载时就实例化,在单例模式中大多数都是调用getInstance方法, 但是导致类装载的原因有很多种, 因此不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
结论:这种单例模式可用, 可能造成内存浪费
饿汉式(静态代码块)应用实例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 class Singleton { private Singleton () { } private static Singleton instance; static { instance = new Singleton(); } public static Singleton getInstance () { return instance; } }
优缺点说明:
1) 这种方式和上面的方式其实类似,只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中,也是在类装载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。 2) 结论: 这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费
懒汉式(线程不安全) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton () {} public static Singleton getInstance () { if (instance == null ) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
优缺点说明:
1) 起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。 2) 如果在多线程下,一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用 这种方式 3) 结论:在实际开发中,不要使用这种方式
懒汉式(线程安全,同步方法) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton () {} public static synchronized Singleton getInstance () { if (instance == null ) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
优缺点说明:
1) 解决了线程不安全问题 2) 效率太低 了,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例,直接return就行了。方法进行同步效率太低 3) 结论: 在实际开发中, 不推荐使用这种方式
懒汉式(线程安全,同步代码块) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton () {} public static synchronized Singleton getInstance () { if (instance == null ) { synchronized (Singleton.class) { instance = new Singleton(); } } return instance; } }
优缺点说明:
1) 这种方式,本意是想对第四种实现方式的改进,因为前面同步方法效率太低,改为同步产生实例化的的代码块 2) 但是这种同步并不能起到线程同步的作用 。跟第3种实现方式遇到的情形一致,假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例 3) 结论:在实际开发中, 不能使用这种方式
双重检查 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 class Singleton { private static volatile Singleton instance; private Singleton () {} public static Singleton getInstance () { if (instance == null ) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null ) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
volatile关键字在Java中,实现变量共享,当一个变量被多个线程使用时,且有一个线程修改,会立刻刷新到主存中,已达到数据同步的效果
优缺点说明:
1) Double-Check概念是多线程开发中常使用到的, 如代码中所示,我们进行了两次if (singleton == null)检查,这样就可以保证线程安全了。 2) 这样,实例化代码只用执行一次,后面再次访问时,判断if (singleton == null),直接return实例化对象,也避免的反复进行方法同步. 3) 线程安全;延迟加载;效率较高 4) 结论:在实际开发中,推荐使用 这种单例设计模式
静态内部类 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton () {} private static class SingletonInstance { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static Singleton getInstance () { return SingletonInstance.INSTANCE; } }
优缺点说明:
1) 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。 2) 静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化 ,而是在需要实例化时,调用getInstance方法,才会装载SingletonInstance类,从而完成Singleton的实例化。 3) 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里, JVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程是无法进入的。 4) 优点:避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高 5) 结论:推荐使用
枚举 1 2 3 4 5 enum Singleton { public void sayHello () { System.out.println("Hello" ); } }
优缺点说明:
1) 这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步 问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象 。 2) 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式 3) 结论:推荐使用
单例模式在JDK中的应用
我们JDK中, java.lang.Runtime就是经典的单例模式(饿汉式)
单例模式注意事项和细节说明 1) 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象 ,节省了系统资源,对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能 2) 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获取对象的方法,而不使用new 3) 单例模式使用的场景:需要频繁的进行创建和销毁的对象 、创建对象时耗时过或耗费资源过多 (即:重量级对象), 但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象 (比如数据源、 session工厂等)