單例模式由淺入深

2021-09-12 09:35:01 字數 3066 閱讀 7187

單例模式指的是在應用整個生命週期內只能存在乙個例項。單例模式是一種被廣泛使用的設計模式。他有很多好處，能夠避免例項物件的重複建立，減少建立例項的系統開銷，節省記憶體。

單例模式要求類能夠有返回物件乙個引用(永遠是同乙個)和乙個獲得該例項的方法（必須是靜態方法，通常使用getinstance這個名稱）。

單例的實現主要是通過以下兩個步驟：

2.1、將該類的構造方法定義為私有方法，這樣其他處的**就無法通過呼叫該類的構造方法來例項化該類的物件，只有通過該類提供的靜態方法來得到該類的唯一例項；

2.2、在該類內提供乙個靜態方法，當我們呼叫這個方法時，如果類持有的引用不為空就返回這個引用，如果類保持的引用為空就建立該類的例項並將例項的引用賦予該類保持的引用。

單例模式在多執行緒的應用場合下必須小心使用。如果當唯一例項尚未建立時，有兩個執行緒同時呼叫建立方法，那麼它們同時沒有檢測到唯一例項的存在，從而同時各自建立了乙個例項，這樣就有兩個例項被構造出來，從而違反了單例模式中例項唯一的原則。 解決這個問題的辦法是為指示類是否已經例項化的變數提供乙個互斥鎖(雖然這樣會降低效率)。

public class singleton 


public static singleton getinstance()


}
所謂餓漢模式就是立即載入，一般情況下再呼叫getinstancef方法之前就已經產生了例項，也就是在類載入的時候已經產生了。這種模式的缺點很明顯，就是占用資源，當單例類很大的時候，其實我們是想使用的時候再產生例項。因此這種方式適合占用資源少，在初始化的時候就會被用到的類。

優點：這種寫法比較簡單，就是在類裝載的時候就完成例項化。避免了執行緒同步問題。

缺點：在類裝載的時候就完成例項化，沒有達到lazy loading的效果。如果從始至終從未使用過這個例項，則會造成記憶體的浪費。

public class singleton 


private singleton() {}


public static singleton getinstance() 


}
這種方式和上面的方式其實類似，只不過將類例項化的過程放在了靜態**塊中，也是在類裝載的時候，就執行靜態**塊中的**，初始化類的例項。優缺點和上面是一樣的。

public class singleton 


public static singleton getinstance() 


return singleton;


}}
這種寫法起到了lazy loading的效果，但是只能在單執行緒下使用。如果在多執行緒下，乙個執行緒進入了if (singleton == null)判斷語句塊，還未來得及往下執行，另乙個執行緒也通過了這個判斷語句，這時便會產生多個例項。所以在多執行緒環境下不可使用這種方式。

public class singleton 


public static synchronized singleton getinstance() 


return singleton;


}}
解決上面第三種實現方式的執行緒不安全問題，做個執行緒同步就可以了，於是就對getinstance()方法進行了執行緒同步。

缺點：效率太低了，每個執行緒在想獲得類的例項時候，執行getinstance()方法都要進行同步。而其實這個方法只執行一次例項化**就夠了，後面的想獲得該類例項，直接return就行了。方法進行同步效率太低要改進。

public class singleton 


public static singleton getinstance() 


}return singleton;


}}
由於第四種實現方式同步效率太低，所以摒棄同步方法，改為同步產生例項化的的**塊。但是這種同步並不能起到執行緒同步的作用。跟第3種實現方式遇到的情形一致，假如乙個執行緒進入了if (singleton == null)判斷語句塊，還未來得及往下執行，另乙個執行緒也通過了這個判斷語句，這時便會產生多個例項。

public class singleton 


public static singleton getinstance() }}


return singleton;


}}
dcl雙重檢查鎖機制對於多執行緒開發者來說不會陌生，如**中所示，我們進行了兩次if (singleton == null)檢查，這樣就可以保證執行緒安全了。這樣，例項化**只用執行一次，後面再次訪問時，判斷if (singleton == null)，直接return例項化物件。

優點：執行緒安全；延遲載入；效率較高。

public class singleton 


private static class singletoninstance 


public static singleton getinstance() 


}
這種方式跟餓漢式方式採用的機制類似，但又有不同。兩者都是採用了類裝載的機制來保證初始化例項時只有乙個執行緒。不同的地方在餓漢式方式是只要singleton類被裝載就會例項化，沒有lazy-loading的作用，而靜態內部類方式在singleton類被裝載時並不會立即例項化，而是在需要例項化時，呼叫getinstance方法，才會裝載singletoninstance類，從而完成singleton的例項化。

類的靜態屬性只會在第一次載入類的時候初始化，所以在這裡，jvm幫助我們保證了執行緒的安全性，在類進行初始化時，別的執行緒是無法進入的。

優點：避免了執行緒不安全，延遲載入，效率高。

public enum singleton 


}
借助jdk1.5中新增的列舉來實現單例模式。不僅能避免多執行緒同步問題，而且還能防止反序列化重新建立新的物件。可能是因為列舉在jdk1.5中才新增，所以在實際專案開發中，很少見人這麼寫過。

優點：系統記憶體中該類只存在乙個物件，節省了系統資源，對於一些需要頻繁建立銷毀的物件，使用單例模式可以提高系統效能。

缺點：當想例項化乙個單例類的時候，必須要記住使用相應的獲取物件的方法，而不是使用new，可能會給其他開發人員造成困擾，特別是看不到原始碼的時候。

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