设计模式(3)——单例模式

2018-04-11

设计模式

• 单例模式

  • 确保一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。
  • 类别：创建类模式
  • 在实际开发中，我们会遇到只需要创建一个实例的情况，例如：数据库的连接类，我们并不希望每次操作数据库的时候都连接数据库，每次都产生一个数据库连接对象，我们希望在第一次连接数据库的时候创建该对象，而以后在每次操作中使用先前已经创建好的对象，可以理解为全局访问。
  • 单例模式的特点：
    • 私有构造方法(保证客户端无法去实例化该对象)
    • 指向自己实例的私有静态引用
    • 以自己实例为返回值的静态公有方法
  • 饿汉式单例：单例类在被编译加载时候，就实例化一个对象交给自己的引用
    • 由于是static的，所以在类加载时就会创建，那么如果没有使用这个单例就会产生额外空间开销

  public class Singleton {
      private static Singleton singleton = new Singleton();
      private Singleton() {}
      public static Singleton getInstance() {
          return singleton;
      }
  }
  

  • 懒汉式单例：在第一次调用实例方法的时候才会实例化对象
    • 在使用时才会创建单例，有额外的时间开销

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

  • 使用场景：
    • 需要频繁实例化然后销毁的对象
    • 创建对象时耗时或者耗费资源过多，但又经常使用的对象
    • 频繁访问数据库或者文件的对象
    • 要求只能存在一个对象
  • 优点：
    • 节省内存空间，避免频繁地创建销毁对象，提高性能
    • 避免对共享资源的多重占用
    • 可以全局访问
  • 懒汉式单例是线程不安全的，需要加锁进行同步，其中可以使用双重检验的方式实现：

  class Singleton{
      private volatile static Singleton singleton;    // volatile用于避免java的无序写入问题
      private Singleton(){}
        
      public static Singleton getInstance(){
          if(singleton == null){					// 提高效率，避免同步代码的执行
              synchronized(Singleton.class){
                  if(singleton == null)			// 检查对象是否为空，防止单例重复创建
                      singleton = new Singleton();   
              }
          }
          return singleton;
      }
  }
  

  • 一般来讲，当初始化一个对象的时候，会经历内存分配、初始化、返回对象在堆上的引用等一系列操作，这种方式产生的对象是一个完整的对象，可以正常使用。但是JAVA的无序写入可能会造成顺序的颠倒，即内存分配、返回对象引用、初始化的顺序，这种情况下对应到singleton已经不是null，而是指向了堆上的一个对象，但是该对象却还没有完成初始化动作。当后续的线程发现singleton不是null而直接使用的时候，就会出现意料之外的问题。