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单例模式 实现

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Krry
修改2019-03-04 10:36:14
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修改2019-03-04 10:36:14
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文章被收录于专栏:KrryblogKrryblog

博客地址:https://ainyi.com/22

面试会经常遇到单例和工厂设计模式,本文讲解单例设计模式

定义

一个类中能创建一个实例,称之为单例

适用场景

频繁创建对象、管理对象是一件耗费资源的事,可以使用单例模式

Java web 中

单例:Servlet、SpringMVC

多例:Struts2

代码编写

编写单例模式的代码其实很简单,就分了三步:

  1. 将构造函数私有化(禁止 new 对象)
  2. 在类的内部创建实例
  3. 提供获取唯一实例的方法

饿汉式

根据上面的步骤,我们就可以轻松完成创建单例对象了

代码语言:txt
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public class Krryblog {

  // 1.将构造函数私有化,不可以通过 new 的方式来创建对象
  private Krryblog() {}

  // 2.在类的内部创建自行实例
  private static final Krryblog krryblog = new Krryblog();

  // 3.提供获取唯一实例的方法
  public static Krryblog getKrryblog() {
      return krryblog;
  }
}

以上这种代码我们称之为:“饿汉式”:

一上来就创建对象了,如果该实例从始至终都没被使用过,则会造成内存浪费

简单懒汉式(在方法加锁)

上面饿汉式一上来就自动创建对象,如果没有用过会造成内存浪费

那简单懒汉式就是用到的时候再创建对象

代码语言:txt
复制
public class Krryblog {

  // 1. 将构造函数私有化,不可以通过new的方式来创建对象
  private Krryblog(){}

  // 2. 先不创建对象,等用到的时候再创建
  private static Krryblog krryblog = null;

  // 3. 调用到这个方法了,证明是要被用到的了
  public static synchronized Krryblog getKrryblog() {

      // 4. 如果这个对象引用为null,我们就创建并返回出去,不为 null,就不再创建
      if (krryblog == null) {
          krryblog = new Krryblog();
      }

      return krryblog;
  }
}
  • 注意,上面调用 getKrryblog 如果不加锁 synchronized,在多线程环境下无效,所以多线程下一定要加锁 synchronized

双重检测机制(DCL)懒汉式(进阶懒汉式)

上面那种直接在方法上加锁的方式其实不够好,因为在方法上加了内置锁在多线程环境下性能会比较低下,所以我们可以将锁的范围缩小

代码语言:txt
复制
public class Krryblog {
  private Krryblog() {}

  // 可能会有重排序问题,加上 volatile 关键字解决
  // volatile 有内存屏障的功能
  private static volatile Krryblog krryblog = null;

  public static Krryblog getKrryblog() {
    // 这里判断是否为空,主要是为了提高性能
    if (krryblog == null) {

      // 锁住这里就行了,里面还有一个判断是否为空
      // 将锁的范围缩小,提高性能
      synchronized (Krryblog.class) {

        // 再判断一次是否为null
        // 如果只在外面加 null 判断,若两个线程同时调用 getKrryblog,同时判断外面的 null,那也会创建出两个对象
        // 所以在锁的里面也要加上 null 判断
        if (krryblog == null) {
          krryblog = new Krryblog();
        }
      }
    }
    return krryblog;
  }
}

需要在锁里面再判断一次是否为null

如果只在外面加 null 判断,若两个线程同时调用 getKrryblog,同时判断外面的 null,那进入里面也会创建出两个对象

所以在锁的里面也要加上 null 判断

里面加上 null 判断后,外面的 null 判断就变成提高性能的作用了

静态内部类懒汉式(推荐写法)

还可以使用静态内部类这种巧妙的方式来实现单例模式

原理:

当任何一个线程第一次调用 getInstance()时,都会使 SingletonHolder 被加载和被初始化,此时静态初始化器将执行Singleton的初始化操作。(被调用时才进行初始化)

初始化静态数据时,Java 提供了的线程安全性保证(所以不需要任何的同步)

代码语言:txt
复制
public class Krryblog {

  private Krryblog() {}

  // 使用内部类的方式来实现懒加载
  private static class LazyHolder {
    // 创建单例对象
    private static final Krryblog INSTANCE = new Krryblog();
  }

  // 获取对象
  public static final Krryblog getInstance() {
    return LazyHolder.INSTANCE;
  }
  
}

静态内部类这种方式是非常推荐使用的,这种写法很优化也高效

枚举方式(最安全、简洁写法,推荐写法)

代码语言:txt
复制
public enum Krryblog {

  INSTANCE,

  private Resource resource;
  
  // 创建单例对象
  public Krryblog () {
    resource = new Resource();
  }

  // 获取单例对象
  public Resource getInstance() {
    return resource;
  }
}

测试

代码语言:txt
复制
public class TestPattern {
 
  public static void main(String[] args) {
      Resource instance = Krryblog.INSTANCE.getInstance();
  }
}

枚举的方式实现:

如上代码,外部只能通过 Krryblog 的 getInstance 来获得 resource 对象,再没有其他途径

因为枚举变量是 static final 的,所以如果不是定义时声明,那只能在构造方法中实例化,并且有且只能实例化一次

所以保证了 resource 对象的单例性

当我们使用 enum 关键字定义一个枚举的时候,他会帮我们在编译后默认继承 java.lang.Enum 类,而不像其他的类一样默认继承 Object 类。且采用 enum 声明后,该类会被编译器加上 final 声明,故该类是无法继承的

由于JVM类初始化是线程安全的,所以可以采用枚举类实现一个线程安全的单例模式

  1. 简单写法
  2. 防止多次实例化,即使是在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候(安全)

这种也较为推荐使用

总结

总的来说单例模式写法有5种:

  1. 饿汉式
  2. 简单懒汉式(在方法加锁)
  3. DCL双重检测加锁(进阶懒汉式)
  4. 静态内部类实现懒汉式(推荐写法)
  5. 枚举方式(最安全、简洁写法,推荐写法)

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原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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  • 定义
  • 代码编写
    • 饿汉式
      • 简单懒汉式(在方法加锁)
        • 双重检测机制(DCL)懒汉式(进阶懒汉式)
          • 静态内部类懒汉式(推荐写法)
            • 枚举方式(最安全、简洁写法,推荐写法)
            • 总结
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