設計模式之單例模式

2021-09-13 23:25:14 字數 3014 閱讀 1549

所謂單例模式：保證乙個類僅有乙個例項 並提供乙個訪問它的全域性訪問點。

簡單的說：單例設計模式就是乙個類有且僅有乙個物件。

通常我們可以讓乙個全域性變數使得乙個物件被訪問，但它不能防止你例項化多個物件。乙個最好的方法就是，讓類自身負責儲存它的唯一例項。這個類可以保證沒有其他例項被建立，並且它可以提供乙個訪問該例項的方法。

單例模式分為：1.餓漢式 2.懶漢式

餓漢式：在類載入的時候，直接將唯一的物件建立出來。

懶漢式：在類載入的時候，並不直接建立這個唯一的物件。而是在呼叫方法時，去判斷是否建立過物件。這裡分為兩種情況：1.如果是已經建立過物件，那麼直接返回。2.如果並沒有建立乙個物件，則建立乙個物件 將其位址值返回。

餓漢式：

1.將構造方法私有化，使其不能在類的外部通過new關鍵字來建立出該類物件。


2.在類的內部產生乙個唯一的例項化物件，並且將其封裝成private static型別。


3.通過乙個靜態方法返回這個唯一物件
餓漢式**如下：
public class singleton 


// 靜態方法返回該例項


public static singleton getinstance() 


}
餓漢式的優點：實現起來簡單，沒有多執行緒同步問題。

餓漢式的缺點：提前占用系統資源。（不管你用不用這個例項化物件，隨著類的載入他已經被建立出來了。因此會占用記憶體）當類被解除安裝時，靜態變數被摧毀，並釋放所占用的記憶體，因而在某些特定情況下會耗費記憶體。

懶漢式：

懶漢式是延遲載入，在呼叫get()方法時，例項才被建立。（先不著急例項化物件，等要用的時候才給你建立出來。不著急，所以稱為"懶漢式"），常見的實現懶漢式方法就是在get()方法中new乙個例項化物件。

懶漢式**如下：

public class singleton 


// 靜態方法返回該例項


public static singleton getinstance() 


return instance;


}}
在這裡 我們會先進行乙個判斷 如果物件不為null，那麼直接返回。如果物件為null，那麼使用new關鍵字建立出這個物件。

懶漢式優點：在第一次呼叫時才建立物件，節約記憶體。

懶漢式缺點：在多執行緒的環境下，這種實現方法根本無法保證單例的狀態。

執行緒安全的懶漢式**如下：

public class singleton

// 靜態方法返回該例項，加synchronized關鍵字實現同步

public static synchronized singleton getinstance()

return instance;

}}優點：在多執行緒的環境下，保證了」懶漢式」的執行緒安全問題。

缺點：總所周知在多執行緒環境下，synchronized方法通常效率低。因此這並不是最佳的實現方案。

dcl雙檢查鎖機制（dcl：double checked locking）

public class singleton 


// 靜態方法返回該例項


public static singleton getinstance() }}


return instance;


}}
關於為什麼要做兩次判斷的解釋： 對於instance存在的情況，就直接返回，這裡沒有問題。但是當instance為null並且有兩個執行緒同時呼叫getinstance()方法時，這裡它們都能通過第一次 instance == null 判斷。然後由於同步**塊 synchronized，這兩個執行緒只能有乙個進入，另乙個在外排隊等待，必須要等第乙個進去並出來以後，第二個才能進入。這裡如果沒有了第二次 instance==null的判斷，則第乙個執行緒進入建立了例項，在它出來之後，第二個執行緒依然可以進入建立例項。這樣就沒有達到單例的目的。

經過分析，貌似上面縮寫的dcl**是沒有問題了。但是，如果我們深入分析，那麼還是可能存在一定的問題。

如果我們深入到jvm的層面去**dcl這段**，那麼就有可能（僅僅是有可能）會產生問題。

這裡從jvm建立物件所經歷的步驟開始分析。因為虛擬機器在執行建立例項的這一步操作的時候，其實是分了好幾步去進行的，也就是說建立乙個新的物件並非是原子性操作。在有些jvm中上述做法是沒有問題的，但是有些情況下是會造成莫名的錯誤。

jvm建立物件需要經過三步：

1.分配記憶體

2.初始化構造器

3.將物件指向分配的記憶體的位址

這種順序針對上述dcl**中是完全可以執行的，因為jvm執行了整個流程建立了物件才將記憶體位址交給了物件。但是，如果2.3調換了順序那麼會有問題嗎？答案是肯定的！（2.3可能調換順序的原因是jvm會針對位元組碼調優，其中有一項就是調整指令的執行順序）

如果2.3調換了順序，那麼記憶體位址首先就會交給物件。針對上面的dcl**，記憶體位址會先交給instance 物件，然後再進行初始化構造器。這時，後面的執行緒去請求getinstance()方法時，會認為instance物件已經是被建立了，然後就會返回乙個引用。但是如果在初始化構造器之前，這個執行緒去使用了instance物件，就會產生莫名的錯誤。

靜態內部類**如下：

public class singleton 


private singleton()


private static final singleton getinstance()


}
這種靜態內部類實現單例模式是可以完全避免上述錯誤的！乙個類的靜態屬性只會在第一次載入類時初始化。同時，jvm保證在類載入的過程中static**塊在多執行緒或者單執行緒下都正確執行，且僅執行一次。在初始化進行一半的時候，別的執行緒是無法使用的，因為jvm會幫我們強行同步這個過程。另外由於靜態變數只初始化一次，所以singleton仍然是單例的。解決了延遲載入以及執行緒安全的問題。

最後 學友哥鎮樓：

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