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  • 【设计模式】1、设计模式之单例模式

    单例设计模式的介绍

    所谓类的单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中,对某个类只能存在一个对象实例,并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)

    比如Hibernate的SessionFactory,充当数据存储源的代理,并负责创建Session对象,SessionFactory并不是轻量级的,一般情况下,一个项目只需要一个SessionFactory就够了。这是就会使用到单例设计模式。

    单例设计模式8种方式

    • 恶汉式(静态常量)
    • 恶汉式(静态代码块)
    • 懒汉式(线程不安全)
    • 懒汉式(线程安全,同步方法)
    • 懒汉式(线程安全,同步代码块)
    • 双重检查
    • 静态内部类
    • 枚举

    1、恶汉式(静态常量)

    class Student{
        //2.本类内部创建对象实例
        private static final Student instance = new Student();
        //1、构造方法私有化
        private Student(){
    
        }
        //3.提供公共的静态方法,返回实例对象
        public static Student getInstance(){
            return instance;
        }
    }

    优缺点:

    • 优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化,避免了线程同步问题。
    • 缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到Lazy Loading的效果,如果从始至终未使用过这个实例,则会造成内存的浪费。
    • 这种方式基于classloader机制避免了多线程的同步问题,不过。instance在类装载时就实例化,在单例模式中大多数是调用getInstance方法,但是导致了类装载的原因有很多方法,因此不能确定有其他的方式(或其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果。
    • 结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费。

    2、恶汉式(静态代码块)

    //恶汉式-静态代码块
    class Student{
    
        private static Student instance;
    
        //1、构造方法私有化
        private Student(){
    
        }
    
        static {//静态代码块中创建对象
            instance = new Student();
        }
    
        //3.提供公共的静态方法,返回实例对象
        public static Student getInstance(){
            return instance;
        }
    }

    优缺点

    • 将对象实例化的过程放到了静态代码块中,也是在类装载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。
    • 这种单例模式可用,但是也造成内存浪费。

    3、懒汉式(线程不安全)

    //懒汉式 线程不安全
    class Student{
    
        private static Student instance;
    
        //私有化构造方法
        private Student(){
    
        }
    
        //静态方法返回实例对象
        public static Student getInstance(){
            if(instance == null){
                return instance = new Student();
            }
            return instance;
        }
    
    }
    • 起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用
    • 如果在多线程下,一个线程进入if(instance == null) 判断语句块,还没有来得及进行往下执行,另一个线程也通过了判断语句,这是就会产生多个实例化对象。所以在多线程环境下 使用这种方式是不安全的。不能保证原子性

    4、懒汉式(线程安全,同步方法)

    //懒汉式(线程安全)
    class Student{
        
        //1.构造方法私有化
        private Student(){
            
        }
        
        private static Student instance;
        
        //静态方法初始化对象  使用synchronized加锁
        public static synchronized Student getInstance(){
            if (instance == null){
                instance = new Student();
            }
            return instance;
        }
        
    }
    • 解决了线程安全的问题。
    • 效率低,每个线程在想获得类的实例时候,执行getInstance方法就需要同步,而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该实例,直接return就行了,方法进行同步效率太低。

    5、懒汉式(线程安全,同步代码块)

    6、双重检查

    class Student{
    
        private Student(){
        }
    
        private static Student instance;
    
        //提供了一个静态的公有方法,加入双重件检查,解决线程安全问题,同时解决懒加载问题
        public static Student getInstance(){
            if(instance == null){
                synchronized (Singleton.class){
                    if (instance == null)
                        instance = new Student();
                }
            }
            return instance;
        }
    
    }
    • Double-check概念是多线程开发中常用到的,如代码中所示,我们进行了两次if(instance == null)检查,这样就能保证线程安全了。
    • 这样 实例化对象只需要调用一次,后面再次判断时,判断if(instance == null )直接return 实例化对象,也避免了反复进行方法同步。
    • 线程安全:延迟加载,效率较高
    • 结论 在实际开发中,推荐使用这种方式设计单例设计模式、

    7、静态内部类

    //静态内部类完成,推荐使用
    class Student{
    
        private Student(){
    
        }
    
        //写一个静态内部类,该类中有一个静态属性singelton
        private static class SingletonInstance{
            private static final Student INSTANCE = new Student();
        }
    
        //提供一个静态的公共方法,直接返回SingletonInstance.Instance
        public static Student getInstance(){
            return SingletonInstance.INSTANCE;
        }
    
    }
    • 这种方式采用类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程
    • 静态内部类方式在Student类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化时,调用getInstacne方法,才会装载Student类,从而完成Student的实例化
    • 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化时,别的线程时无法进入的。
    • 优点 避免了线程不安全,利用静态内部类特点实现延迟加载,效率高。
    • 结论:推荐使用。

    8、枚举形式

    //使用枚举 可以实现单例 推荐
    enum Student{
    
        INSTRANCE;//属性
    
        public void run() {
    
            System.out.println("跑步!");
        }
    
    }
    • 这是借助于Jdk1.5添加的枚举来实现单例模式,不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象。

    9、jdk中Runtime 单例模式使用

    10、单例模式注意事项和细节说明

    • 单例模式保证了系统内存中该类只有存在一个对象实例,节省了系统的资源,对于一些需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能
    • 当想实例化一个单例类的时候,必须要记住使用相应的获取对象的方法,而不是通过new创建对象。
    • 单例模式的使用场景:需要频繁的的进行创建和销毁的对象,创建对象时消耗过多或耗费资源过多(既:重量级对象)。但又经常使用该对象,工具类对象,频繁访问数据库或文件的对象(数据源,session工厂等);
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