設計模式 單例模式

2021-08-21 06:13:31 字數 2554 閱讀 8572

單例模式確保乙個類只有乙個例項,並提供乙個全域性訪問點。

單例模式的定義很好理解,單例模式能夠確保乙個類在任何時候只有乙個例項,並且由類自己管理這個單獨的例項,避免其它類產生例項,如果需要訪問這個例項,可以通過類提供的全域性訪問點獲取。下面我們就介紹一下單例模式的幾種實現方式。

我們先來看一種實現方式:

public

class

singleton1

public

static singleton1 getinstance()

return singleton;

}public

void

print()

}

這一種實現方式很好理解,我們分幾步介紹一下:

首先我們宣告乙個static屬性,利用static屬性來保證例項的唯一性,但是值得注意的是,這裡的static屬性是私有的,這樣一來這個屬性就不會被外部類所引用,只在singleton1類內部才可以使用。

接著,我們宣告建構函式,在這裡建構函式也是私有的,這樣外部也就不能隨意呼叫singleton1的建構函式了,只有在類內部才能夠呼叫,這樣可以保證例項不會被隨意地建立。

最後我們宣告了乙個靜態方法用於獲取例項,在這個方法中,我們先判斷例項是否為null,如果是null,說明例項還未被建立,則建立這個例項並將其賦值給之前定義的static屬性,如果不為null,則說明例項已經被建立出來了,直接返回static屬性即可。

在這種實現方式中,我們在需要用到這個例項的時候才會去建立乙個例項,如果我們永遠用不到這個例項,那麼它就永遠不會產生,這就是延遲例項化。

我們可以思考一下這種實現方式是否存在問題?在多執行緒的情況下,這種單例的實現方式是執行緒不安全的,很可能會出現多個例項的情況,這與單例模式的設計初衷是不相符的,所以我們是否有一種執行緒安全的實現方式呢?

要想實現執行緒安全,一種很常用的方式就是使用synchronized關鍵字,所以我們可以修改一下上面的**:

public

class

singleton2

public

static

synchronized singleton2 getinstance()

return singleton;

}public

void

print()

}

我們在getinstance()方法上加上synchronized關鍵字,這樣就使每個執行緒在進入這個方法之前必須等待別的執行緒離開這個方法,這就保證了不可能存在兩個執行緒同時進入此方法的情況。

這種方式確實解決了執行緒安全的問題,但是是否存在其他的問題呢?因為在getinstance()方法上使用了synchronized關鍵字,所以每個執行緒必須等待其他執行緒執行完,很明顯這會降低效能,而且我們只有在第一次執行這個方法的時候需要用到同步,一旦我們建立好了static屬性,就不需要使用同步了,但是實際上之後每次呼叫仍然需要同步,這反而拖垮了效能,有沒有一種實現方式能夠檢查屬性是否已經建立,如果沒有建立才進行同步?我們接著往下看。

我們再次修改一下**:

public

class

singleton4

public

static singleton4 getinstance() }}

return singleton;

}public

void

print()

}

在這段**中,我們使用volatile關鍵字修飾static屬性,這樣確保當singleton變數被初始化成singleton4例項時,多執行緒能正確處理它。接著我們修改了getinstance()方法,這一次我們沒有使用synchronized關鍵字修飾方法,而是使用了synchronized**塊,進入方法後首先判斷屬性是否為空,如果為空的話就進入同步**塊,進入同步**塊後會再檢查一次屬性是否為空,如果仍然為空才會建立例項。使用雙重檢查加鎖,保證了程式中只存在乙個例項,而且這種實現方式只在第一次的時候才徹底執行所有的**,當例項建立出來後也不會進入同步**塊,大大減少了效能的耗費。但是值得注意的是,這種實現方式只適用於jdk1.5之後的版本。

上面介紹的幾種方式都是使用了延遲例項化,最後我們介紹一種不使用延遲例項化的實現方式,這種方式也能夠保證執行緒安全:

public

class

singleton3

public

static singleton3 getinstance()

public

void

print()

}

這種方式我們依賴jvm在載入這個類的時候馬上建立乙個唯一的單例,jvm能夠保證在任何執行緒訪問靜態屬性之前先建立這個例項。這一種實現方式更加簡潔,但是它是在載入類的時候就會建立這個例項,如果建立這個例項非常耗費資源,而程式執行過程中一直沒有使用到它,那麼將會造成很大的浪費。

在本章中我們介紹了幾種單例模式的實現,並分別介紹了它們的優缺點,在實際使用過程中,我們可以根據自己的實際情況選擇合適的單例模式實現方式。

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