1、介绍
1)单例模式定义:
单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。
2)单例模式特点:
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
单例模式保证了全局对象的唯一性,比如系统启动读取配置文件就需要单例保证配置的一致性。
2、实现单例模式的方式
1)饿汉式单例(立即加载方式)
1 package singleton; 2 3 public class SingletonDemo { 4 //私有构造 5 private SingletonDemo() {} 6 //私有构造实例化一个 7 private static SingletonDemo singleton = new SingletonDemo(); 8 //静态方法,给外部提供一个获取单例对象的方法 9 public static SingletonDemo getInstance() { 10 return singleton; 11 } 12 }
饿汉式单例在类加载初始化时就创建好一个静态的对象供外部使用,除非系统重启,这个对象不会改变,所以本身就是线程安全的。
Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
2)懒汉式单例(延迟加载方式)
1 package singleton; 2 3 public class Singleton2 { 4 //私有构造方法 5 private Singleton2() {} 6 //私有实例,但是为空 7 private static Singleton2 singleton = null; 8 //为外部提供一个实例对象的方法 9 public static Singleton2 getInstance() { 10 if(singleton == null) { 11 singleton = new Singleton2();//外部需要的时候创建 12 } 13 return singleton; 14 } 15 }
该示例虽然用延迟加载方式实现了懒汉式单例,但在多线程环境下会产生多个single对象,如何改造请看以下方式:
使用synchronized同步锁
1 package singleton; 2 3 public class Singleton2 { 4 //私有构造方法 5 private Singleton2() {} 6 //私有实例,但是为空 7 private static Singleton2 singleton = null; 8 //为外部提供一个实例对象的方法 9 public static Singleton2 getInstance() { 10 // if(singleton == null) { 11 // singleton = new Singleton2();//外部需要的时候创建 12 // } 13 synchronized(Singleton2.class) {//加同步代码块,保证多线程下也只创建一个对象 14 if(singleton == null) { 15 singleton = new Singleton2();//外部需要的时候创建 16 } 17 } 18 return singleton; 19 } 20 }
在方法上加synchronized同步锁或是用同步代码块对类加同步锁,此种方式虽然解决了多个实例对象问题,但是该方式运行效率却很低下,下一个线程想要获取对象,就必须等待上一个线程释放锁之后,才可以继续运行。
1 public class Singleton4 { 2 // 私有构造 3 private Singleton4() {} 4 5 private static Singleton4 single = null; 6 7 // 双重检查 8 public static Singleton4 getInstance() { 9 if (single == null) { 10 synchronized (Singleton4.class) { 11 if (single == null) { 12 single = new Singleton4(); 13 } 14 } 15 } 16 return single; 17 } 18 }
使用双重检查进一步做了优化,可以避免整个方法被锁,只对需要锁的代码部分加锁,可以提高执行效率。
3)静态内部类实现
1 package singleton; 2 3 public class Singleton3 { 4 //私有构造 5 private Singleton3() {} 6 //静态内部类 7 private static class InnerObject{ 8 private static Singleton3 single = new Singleton3(); 9 } 10 //外部调用 11 public static Singleton3 getInstance() { 12 return InnerObject.single; 13 } 14 }
静态内部类虽然保证了单例在多线程并发下的线程安全性,但是在遇到序列化对象时,默认的方式运行得到的结果就是多例的。这种情况不多做说明了,使用时请注意。