面向对象的六大原则
单一职责原则 Single Responsibility Principle
一个类中应该是一组相关性很高的函数、数据的封装。两个完全不一样的功能就不应该放在一个类中。开闭原则 Open Close Principle
软件中的对象(类、模块、函数等)应该对于扩展是开放的,但是对于修改是封闭的。
在软件的生命周期内,因为变化、升级、维护等原因需要对软件原有的代码进行修改时,可能会将错误引入原本已经经过测试的旧代码中,破坏原有系统。因此当软件需要变化时,我们应该尽量通过扩展的方式来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现。尽量,说明OCP原则并不是说绝对不能修改原始类的,当原始类不好的时候应该尽早的进行重构。里氏替换原则 Liskov Substitution Principle
所有引用基类的地方,必须能透明地使用其子类的对象。里氏替换原则就是依赖于继承和多态这两大特性。
开闭原则和里氏替换原则往往是相互依赖的,通过里氏替换来达到对扩展开放,对修改 封闭的效果。依赖倒置原则 Dependence Inversion Principle
一种特定的解耦形式,使得高层次的模块不依赖底层次的模块。具体而言即:1)高层模块不应该依赖低层模块,两者都应该依赖其抽象;2)抽象不应该依赖细节;3)细节应该依赖抽象。
在Java语言中,一般抽象是指接口或者抽象类,两者都无法被实例化。细节是指实现类,实现接口或继承抽象类而产生的类就是细节。
模块间的依赖通过抽象发生,实现类之间不发生直接的依赖关系,其依赖关系是通过接口或抽象类产生的。接口隔离原则 Interface Segregation Principle
客户端不应该依赖它不需要的接口。目的是系统解耦,从而更容易重构、更改和重新部署。
上述是面向对象编程的5个基本原则。当这些原则被一起应用时,它们使得一个软件系统更清晰、简单,最大程度地拥抱变化。迪米特原则 最少知识原则 Least Knowledge Principle
一个类应该对自己需要耦合或调用的类知道得最少,类的内部如何实现与调用者或者依赖者没关系,调用者或者依赖者只需要知道它需要的方法即可,其他的可一概不管。
单例模式是应用最广的模式之一。
定义
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。
以上可知单例类的特点:
- 只能有一个实例
- 必须自己创建自己的唯一实例
- 必须给其他对象(整个系统)提供这一实例
使用场景
当这个类的对象在多个地方创建的时候,使得内部的方法多次调用,但是我们希望只要一个对象操作这个方法,或者不希望多个地方同时调用这个方法,我们需要保持这个方法的单一性质,我们就用单例模式。
比如:访问IO和数据库资源、单一弹框等。
实现单例模式的关键点
- 构造函数不对外开放,一般为Private
- 通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象
- 确保单例类的对象有且仅有一个,尤其是在多线程环境下
- 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象
单例模式的实现方法
1.懒汉模式
//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己
public class LHS_Singleton {
private static LHS_Singleton instance;
private LHS_Singleton() {
}
//静态工厂方法
public static synchronized LHS_Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LHS_Singleton();
}
return instance;
}
}
在getInstance()
方法中用到了synchronized
同步锁,保证了线程安全。
懒汉式是典型的时间换空间
- 优点:单例只有在使用的时候才会被实例化,一定程度上节约了资源。
- 缺点:第一次加载的时候需要及时进行实例化,最大问题在于每次调用都要进行同步,会造成不必要的同步开销,降低整个访问速度,且每次都需要进行判断是否需要创建实例。
2.DCL双重检查加锁模式
public class DCL_Singleton {
private volatile static DCL_Singleton singleton = null;
private DCL_Singleton() {
}
public static DCL_Singleton getSingleton() {
//先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块
if (singleton == null) {
//同步块,线程安全的创建实例
synchronized (DCL_Singleton.class) {
//再次检查实例是否存在,如果不存在才真正的创建实例
if (singleton == null) {
singleton = new DCL_Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
与懒汉式不同在于,在getInstance()
方法中不用再进行同步锁。第一个判断singleton == null
主要是为了避免不必要的同步,第二次判断则是为了singleton = null
的时候在线程安全的情况下创建实例。
- 优点:资源利用率高,既能够在需要的时候才初始化单例,又能保证线程安全,且单例对象初始化后调用
getInstance()
不再进行同步锁。 - 缺点:第一次加载反应稍慢,由于Java内存模型原因偶尔会失败,高并发情况下有一定缺陷。
- 注:由于
volatile
关键字可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化,所以运行效率并不是很高。因此虽然可以使用“双重检查加锁”机制来实现线程安全的单例,但并不建议大量采用,可以根据情况来选用。
3.静态内部类模式
public class JTNBL_Singleton {
private JTNBL_Singleton() {
}
public static JTNBL_Singleton getInstanse() {
return SingletonHolder.instance;
}
/**
* 类级的内部类,也就是静态的成员式内部类,该内部类的实例与外部类的实例
* 没有绑定关系,而且只有被调用到时才会装载,从而实现了延迟加载。
*/
private static class SingletonHolder {
/**
* 静态初始化器,由JVM来保证线程安全
*/
private static final JTNBL_Singleton instance = new JTNBL_Singleton();
}
}
当getInstance()
方法第一次被调用的时候,它第一次读取SingletonHolder.instance
,会使SingletonHolder
类得到初始化;而这个类在装载并被初始化的时候,会初始化它的静态域,从而创建JTNBL_Singleton
的实例,由于是静态的域,因此只会在虚拟机加载类的时候初始化一次,并由虚拟机来保证它的线程安全性。
优点:这种方式不仅能够确保线程安全,也能够保证单例对象的唯一性,同时也延迟了单例的实例化。
注
在上述的几种实现单例模式的情况中,有一个情况下他们会出现重新创建对象的情况,那就是反序列化。如果要杜绝单例对象在被反序列化时重新生成对象,那么必须加入下面的方法:
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance;
}
4.枚举单例
对于枚举,则不存在反序列化问题,因为即使反序列化枚举单例也不会重新生成新的实例。
public enum MJ_Singleton {
/**
* 定义一个枚举的元素,它就代表了MJ_Singleton的一个实例。
*/
INSTANCE;
/**
* 单例可以有自己的操作
*/
public void doSomething() {
System.out.println("Hello World");
}
}
枚举在JAVA中与普通的类一样,不仅能有字段,还能有自己的方法,最重要的是默认枚举实例的创建是线程安全的,并且在任何情况下它都是一个单例。
按照《高效Java 第二版》中的说法:单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。用枚举来实现单例非常简单,只需要编写一个包含单个元素的枚举类型即可。
5.使用容器实现单例模式
public class RQ_Singleton {
private static Map objectMap = new HashMap<>();
private RQ_Singleton() {
}
public static void registerService(String key, Object instance) {
if (!objectMap.containsKey(key)) {
objectMap.put(key, instance);
}
}
public static Object getService(String key) {
return objectMap.get(key);
}
}
在程序初始,将多种单例类型注入到一个统一的单例管理类中,通过key
来获取对应类型的对象。
这种方式使得我们可以管理多种类型的单例,并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作,降低了耦合度,对用户隐藏了具体实现。
6.饿汉模式
public class EHS_Singleton {
// 在这个类被加载的时候,静态变量single会被初始化,
// 此时类的私有构造子会被调用。这时单例类的唯一实例就被构造出来了。
private static EHS_Singleton instance = new EHS_Singleton();
private EHS_Singleton() {
}
public static EHS_Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
饿汉式其实是一种比较形象的称谓。既然饿,那么在创建对象实例的时候就比较着急,饿了嘛,于是在装载类的时候就创建对象实例。
饿汉式是典型的空间换取时间,当类装载时就会创建类的实例,不管你用不用,先创建出来,然后每次调用的时候,就不需要再判断,节省了运行时间。
单例模式的优点
- 在内存中只有一个实例,减少了内存开支,特别是对于一个对象需要频繁地创建、销毁时,而且创建或销毁时性能又无法优化,单例模式的优势便非常明显。
- 当一个对象的产生需要比较多的资源时,如读取配置、产生其他依赖对象时,则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象,然后永久驻留内存的方式来解决。
- 单例模式可以避免对资源的多重占用,例如写文件操作,避免了对同一个资源文件的同时写操作。
- 单例模式可以在系统设置全局的访问点,优化和共享资源访问,例如可以设计一个单例类,负责所有数据表的映射处理。
单例模式的缺点
- 单例模式一般没有接口,扩展很困难,若要扩展,除了修改代码基本上没有第二种途径可实现
- 单例对象如果持有Context,那么很容易引发内存泄漏,此时需要注意传递给单例对象的Context最好是Application Context
引用:
Android 源码设计模式解析与实战》
Java设计模式之单例模式及在Android中的重要使用