【有梦想的IT人】常用设计模式的总结(一) 单例模式

关于设计模式,我觉得是个程序员就应该听过,但是很多人用的时候还是一脸懵逼,今天26岁老司机总结一下我们常用的设计模式
设计模式一共有23种:

- 创建型(5种):主要用于处理对象的创建,实例化对象:
单例,建造者,原型,工厂方法,抽象工厂

结构型(7种):处理类或对象间的组合
适配器,装饰者,结合,桥接,外观,享元,代理

行为型(11种):描述类或对象怎样进行交互和职责分配
策略,观察者,迭代器,命令,备忘录,中介者,解释器,访问者,责任链,状态,模板方法

今天我们主要研究一下单例模式:

单例模式(Singleton Pattern)

作用:保证 类在内存中 的 对象唯一性。

适用场景:

  • 1.避免创建多个实例浪费资源

  • 2.避免多个实例因多次调用而出现错误

  • 3.一般写工具类,线程池,缓存,数据库会用到。
    套路(三个要点):

  • 1.不允许在类外new对象 —— 构造方法私有化

  • 2.在类中创建对象 —— 通过new在本类中创建一个实例

  • 3.对外提供获取该实例的方法 —— 定义公有方法返回创建的实例
    饿汉与懒汉的区别

前者在类装载时就实例化,后者只有在第一次被使用时才实例化。
(饿汉的优点是避免线程同步问题,缺点是即使没用到这个实例还是会加载)
(懒汉的优点是实现了懒加载,但需要解决线程安全问题!)

5种常用单例套路:

1)饿汉式,没有实现懒加载~

public class Singleton() {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){ }
    public static Singleton getInstance() { 
        return instance;  
    }
}
//获取单例对象
Singleton mSingleton = Singleton.getInstance();

2)懒汉式
虽然达到了懒加载,但是却存在线程安全问题,比如有两个线程都
刚好执行完if(instance == null),接着准备执行instance = new Singleton()
语句,这样的结果会导致我们实例化了两个Singleton对象,
为了解决线程不安全问题,可以对getInstance()方法加锁。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) { 
            instance = new Singleton(); 
        }
        return instance;
    }
}

3)懒汉式加锁版
首先普及synchronized当两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this)同步代码块时,一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。

为getInstance方法加锁虽然保证了线程安全,但是每次执行getInstance()
都需要同步,而实例化对象只需要执行一次就够了,后面获取该示例,
应该直接return就好了,方法同步效率太低,一种改进后的写法是:
synchronized (Singleton.class) { instance = new Singleton(); }
但是,这样写依然是线程不安全的,如果你还是想用懒汉式的话,推荐
双重检查锁定(DCL,Double Check Lock)。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) { 
            synchronized (Singleton4.class) {
                if (single == null) {
                    single = new Singleton4();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

4)懒汉式双重校验锁(DCL)
首先普及Volatile:Volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时,都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且,当成员变量发生变化时,强迫线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻,两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。

代码中进行了两次if检查,这样就可以保证线程安全,初始化一次后,
后面再次访问时,if检查,直接return 实例化对象。volatile是1.5后
引入的,volatile关键字会屏蔽Java虚拟机所做的一些代码优化,会导
致系统运行效率降低,而更好的写法是使用静态内部类来实现单例!

public class Singleton{
    private static volatile Singleton instance = null;
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized(Singleton.class) {
                if(instance == null){
                       instance = new Singleton();
              }
            }
        }
        return instance;
    }
 }

5)静态内部类实现单例(推荐)

和饿汉式类似,都是通过类加载机制来保证初始化实例的
时候只有一个线程,从而避免线程安全问题,饿汉式的
Singleton类被加载时,就会实例化,而静态内部类这种,
当Singleton类被加载时,不会立即实例化,调用getInstance()
方法才会装载SingletonHolder类,从而完成Singleton的实例化。

public class Singleton {
    private Singleton() { }
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton()
    }
}

结论:由以上结果可以得知单例模式为一个面向对象的应用程序提供了对象惟一的访问点,不管它实现何种功能,整个应用程序都会同享一个实例对象。

对于单例模式的几种实现方式,知道饿汉式和懒汉式的区别,线程安全,资源加载的时机,还有懒汉式为了实现线程安全的3种方式的细微差别。
参考:http://www.jianshu.com/p/b84a251a8838
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