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23种设计模式之单例模式

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新人小试
发布2018-04-12 11:44:58
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发布2018-04-12 11:44:58
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文章被收录于专栏:代码世界代码世界

单例模式

   单例模式(Singleton Pattern)是一个比较简单的模式,其定义为:Ensure a class has only one instance,and provide a global point of access to it.(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。)

单例模式的优点:

  1. 由于单例模式在内存中只有一个实例,减少了内存开支,特别是一个对象需要频繁地创建、销毁时,而且创建或销毁时性能又无法优化,单例模式的优势就非常明显。
  2. 由于单例模式只生成一个实例,所以减少了系统的性能开销,当一个对象的产生需要比较多的资源时,如读取配置、产生其他依赖对象时,则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象,然后用永久驻留内存的方式来解决(在Java EE中采用单例模式时需要注意JVM垃圾回收机制)。
  3. 单例模式可以避免对资源的多重占用,例如一个写文件动作,由于只有一个实例存在内存中,避免对同一个资源文件的同时写操作。
  4. 单例模式可以在系统设置全局的访问点,优化和共享资源访问,例如可以设计一个单例类,负责所有数据表的映射处理。

单例模式的缺点:

  1. 单例模式一般没有接口,扩展很困难,若要扩展,除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。单例模式为什么不能增加接口呢?因为接口对单例模式是没有任何意义的,它要求“自行实例化”,并且提供单一实例、接口或抽象类是不可能被实例化的。当然,在特殊情况下,单例模式可以实现接口、被继承等,需要在系统开发中根据环境判断。
  2. 单例模式对测试是不利的。在并行开发环境中,如果单例模式没有完成,是不能进行测试的,没有接口也不能使用mock的方式虚拟一个对象。
  3. 单例模式与单一职责原则有冲突。一个类应该只实现一个逻辑,而不关心它是否是单例的,是不是单例取决于环境,单例模式把“要单例”和业务逻辑融合在一个类中。

单例模式的使用场景

  在一个系统中,要求一个类有且仅有一个对象,如果出现多个对象就会出现“不良反应”,可以采用单例模式,具体的场景如下:

  1. 要求生成唯一序列号的环境;
  2. 在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据,例如一个Web页面上的计数器,可以不用把每次刷新都记录到数据库中,使用单例模式保持计数器的值,并确保是线程安全的;
  3. 创建一个对象需要消耗的资源过多,如要访问IO和数据库等资源;
  4. 需要定义大量的静态常量和静态方法(如工具类)的环境,可以采用单利模式(当然,也可以直接声明为static的方式)。

单利模式的扩展

  如果一个类可以产生多个对象,对象的数量不受限制,则是非常容易实现的,直接使用new关键字就可以了,如果只要有一个对象,使用单利模式就可以了,但是如果要求一个类只能产生两三个对象呢?该怎么实现呢?

  需要产生固定模式数量对象的模式叫做有上限的多例模式,它是单例模式的一种扩展,采用有上限的的多例模式,我们可以在设计时决定内存中有多少个实例,方便系统进行扩展,修正单例模式可能存在的性能问题,提供系统的响应速度。例如读取文件,我们可以在系统启动时完成初始化工作,在内存中启动固定数量的reader实例,然后在需要读取文件时就可以快速响应。

  使用单例模式需要注意的一点就是JVM的垃圾回收机制,如果我们的一个单例对象在内存中长久不使用,JVM就认为这个对象是一个垃圾,在CPU资源空闲的情况下该对象会被清理掉,下次再调用时就需要重新产生一个对象。如果我们在应用中使用单例类作为有状态值(如计数器)的管理,则会出现恢复原状的情况,应用就会出现故障。如果确实需要采用单例模式来记录有状态的值,有两种办法可以解决该问题:

  1、由容器管理单例的生命周期

  Java EE容器或者框架级容器(如Spring)可以让对象长久驻留内存。当然,自行通过管理对象的生命期也是一个可行的办法,既然有那么多的工具提供给我们,为什么不用呢?

  2、状态随时记录

  可以使用异步记录的方式,或者使用观察者模式,记录状态的变化,写入文件或写入数据库中,确保即使单利对象重新初始化也可以从资源环境获得销毁前的数据,避免应用数据丢失。

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原始发表:2018-04-06 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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