JAVA設計模式之單例模式

其實網上已經有很多介紹單例模式甚至是所有23種設計模式的了，都講得很好，所以這裡我不敢也不想說是為大家解疑惑，只是作為自己學習過程的筆記，以便以後進行查閱。

單例模式的概念就不在具體介紹，其核心本質就是一種物件建立的模式，用於產生乙個物件的具體例項，它可以確保乙個類物件只有乙個例項。這樣做的好處是：

（1）對於頻繁使用的物件，可以省略每次建立物件所花費的時間，這對於一些重量級物件而言，是一筆非常可觀的系統開銷。——時間方面

（2）由於new操作次數減少，因而對系統記憶體使用頻率也會降低，這將減輕gc壓力，縮短gc停頓時間。——記憶體方面

因此對於系統的關鍵元件和被頻繁使用的物件，使用單例模式可以有效改善系統的效能。

單例模式只有兩個參與者，分別是：

（1）單例類：提供單例的工廠，返回單例；

（2）使用類：獲取並使用單例類。

單例模式的結構圖：

下面由淺入深地介紹幾種實現單例模式的方式，我們這時應該在心裡默念：單例模式的核心在於通過乙個介面返回唯一的物件例項。

一、最簡單的實現方式

public class singleton
/** instance成員變數必須是static
*/private staticsingleton instance = new singleton();
/** getinstance函式必須是static
*/public staticsingletongetinstance()
}

優點：實現方式簡單，而且可靠。

缺點：唯一的不足是無法對instance例項做延遲載入。

假如單例建立過程緩慢，由於instance成員變數是static定義的，因此在jvm載入單例類時，單例物件就會被建立，如果此時，這個單例類在系統中還扮演其他角色，那麼在任何使用這個單例類的地方都會初始化這個單例變數，而不管是否會被用到。比如單例類作為string工廠，用於建立一些字串（該類既用於建立單例singleton，也用於建立string物件）。

public class singleton
/** instance成員變數必須是static
*/private static singleton instance = new singleton();
/** getinstance函式必須是static
*/public static singleton getinstance()
/** 模擬單例類扮演其它角色
*/public static void createstring()
}

這樣當使用singleton.createstring()執行任務是，程式輸出：

singleton is created! createstring in singleton!

可以看到，雖然此時並沒有使用到單例類，但它還是被建立出來了，這就是我們開發人員最不願意看到的。為了解決這個問題，並以此提高系統在相關函式呼叫時的反應速度，就需要引入延遲載入機制。

二、延遲載入實現方式

public class lazysingleton 
/** instance成員變數必須是static，此時先不要初始化，用到時再進行初始化
*/private static lazysingleton instance = null;
/** getinstance函式必須是static
*/public staticsynchronizedlazysingleton getinstance()
return instance;
}}

需要說明：getinstance()方法必須是同步的，否則在多執行緒環境下，當執行緒1正新建單例且完成賦值操作前，執行緒2可能判斷instance為null，故執行緒2也將啟動新建單例的程式，而導致多個例項被建立，故同步關鍵字是必須的。

優點：實現了延遲載入的功能；

缺點：和第一種方式相比，增加了同步關鍵字，導致在多執行緒環境中，它的時耗遠遠大於第一種方式。

@override
public void run()
system.out.println("spend:"+(system.currenttimemillis()-begintime));
}

開啟5個執行緒同時完成以上**，使用第一種型別單例耗時0ms，但使用第二種單例卻相對耗時390ms，效能至少差了2個數量級。開啟5個執行緒同時完成以上**，使用第一種型別單例耗時0ms，但使用第二種單例卻相對耗時390ms，效能至少差了2個數量級。開啟5個執行緒同時完成以上**，使用第一種型別單例耗時0ms，但使用第二種單例卻相對耗時390ms，效能至少差了2個數量級。開啟5個執行緒同時完成以上**，使用第一種型別單例耗時0ms，但使用第二種單例卻相對耗時390ms，效能至少差了2個數量級。開啟5個執行緒同時完成以上**，使用第一種型別單例耗時0ms，但使用第二種單例卻相對耗時390ms，效能至少差了2個數量級。開啟5個執行緒同時完成以上**，使用第一種型別單例耗時0ms，但使用第二種單例卻相對耗時390ms，效能至少差了2個數量級。開啟5個執行緒同時完成以上**，使用第一種型別單例耗時0ms，但使用第二種單例卻相對耗時390ms，效能至少差了2個數量級。開啟5個執行緒同時完成以上**，使用第一種型別單例耗時0ms，但使用第二種單例卻相對耗時390ms，效能至少差了2個數量級。

三、延遲載入改進實現方式

為了延遲載入而加入了同步關鍵字導致系統效能降低，有點得不償失，我們可以對延遲載入的方式進行改進：

public class staticsingleton 
/** 引入內部類維護單例類例項的初始化，當staticsingleton被載入時其內部類不會被初始化，
* 故可以確保當staticsingleton類被載入jvm時，不會初始化單例類例項。
*/private static classsingletonholder
/** getinstance函式必須是static，該方法呼叫了內部類的instance變數，導致內部類的載入，
* 並對單例類例項進行了初始化
*/publicstaticstaticsingleton getinstance()
}

通過以上分析，由於單例類例項的建立是在類載入時完成的，故天生對多執行緒友好，從而getinstance方法不需要同步關鍵字。因此這種實現方式同時兼備以上兩種實現方式的優點：既可以實現延遲載入，也不必使用同步關鍵字。

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