GOF23设计模式之单例模式

时间:2021-12-10 13:44:52

·核心作用:

  -保证一个类只有一个实例,并且提供一个访问该实例的全局访问点。

·常见应用场景:

  -Windows的Task Manager(任务管理器)就是很典型的单例模式

  -Windows的Recycle Bin(回收站)也是很典型的单例应用。在整个系统运行过程中,回收站一直维护着仅有的一个实例

  -项目中,读取配置文件的类,一般也只有一个对象。没有必要每次使用配置文件数据,每次new一个对象去读取

  -网站的计数器,一般也是采用单例模式实现,否则难以同步

  -应用程序的日志应用,一般都采用单例模式实现,这一般是由于共享日志文件一直处于打开状态,因为只能一个实例去操作,否则内容不好追加

  -数据库连接池的设计一般也是采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源

  -操作系统的文件系统,也是大的单例模式实现的具体例子,一个操作系统只能有一个文件系统

  -Application也是单例的典型应用(Servlet编程中会涉及到)

  -在servlet编程中,每个servlet也是单例

  -在Spring中,每个Bean默认就是单例,这样做的优点是Spring容器可以管理

  -在SpringMVC框架中,控制对象(Controller)也是单例

·单例模式的优点:

  -由于单例模式只生成一个实例,减少了系统性能的开销,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,然后永久驻留在内存中的方式来解决

  -单例模式可以在系统设置全局的访问点,优化环共享资源访问,例如可以设计一个单例类,负责所有数据表的映射处理

·常见的五种单例模式实现方式:

  -主要:

    饿汉式(线程安全,调用效率高。但是,不能延时加载)

    懒汉式(线程安全,调用效率不高。但是,可以延时加载)

  -其他:

    双重检测锁式(由于JVM底层内部模型原因,偶尔会出问题,不建议使用)

    静态内部类式(线程安全,调用效率高。可以延时加载)

    枚举单例(线程安全,调用效率高,不能延时加载)

/**
* 饿汉式单例模式实现
* 问题:如果只是加载本类,而不是要调用getInstance(),甚至永远没有调用,则会造成资源的浪费
* @author XuZeSen
*
*/
public class SingletonDemo1 {
//类初始化时,立即加载这个对象(没有延时加载的优势),静态变量加载是天然的线程安全
private static SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();
//构造器私有化
private SingletonDemo1() {
}
//定义一个全局的访问点,访问这个单例对象,方法没有同步,调用效率高
public static SingletonDemo1 getInstance(){
return instance;
}
}

  

 

/**
* 懒汉式单例模式实现
* 问题:资源利用率高了,但是,每次调用getInstance()方法都要同步,并发效率较低
* @author XuZeSen
*
*/
public class SingletonDemo2 {
//类初始化时,没有立即加载这个对象(延时加载,真正用到的时候再创建)
private static SingletonDemo2 instance;
//构造器私有化
private SingletonDemo2() {
}
//方法同步,调用效率低
public static synchronized SingletonDemo2 getInstance(){
if(null == instance){
instance = new SingletonDemo2();
}
return instance;
}
}

  

/**
* 双重检测锁实现
* 这个模式下将内容同步到if内部,提高了执行的效率,不必每次获取对象时都进行同步
* 只有第一次同步创建了
* @author Sen
*
*/
public class SingletonDemo3 {
private static SingletonDemo3 instance = null;
private SingletonDemo3() {
}
public static SingletonDemo3 getInstance(){
if(null == instance){
SingletonDemo3 temp;
synchronized (SingletonDemo3.class) {
temp = instance;
if(null == temp){
synchronized (SingletonDemo3.class) {
temp = new SingletonDemo3();
}
}
instance = temp;
}
}
return instance;
}
}

  

/**
* 静态内部类单例模式实现
* 外部类没有static属性,则不会像饿汉式那样立即加载对象
* 兼备了并发高效调用和延时加载的优势
* @author XuZeSen
*
*/
public class SingletonDemo4 {
//构造器私有化
private SingletonDemo4() {
}
//instance是static final类型,保证了内存中只有一个这样的实例存在,而且只能被赋值一次,从而保证了线程安全性
private static class SingletonClassInatance{
private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
}
//只有真正调用getInstance(),才会加载静态内部类。加载类时是线程安全的。
public static SingletonDemo4 getInstance(){
return SingletonClassInatance.instance;
}
}

  

 

/**
* 枚举式单例模式实现(没有延时加载)
* @author XuZeSen
*
*/
public enum SingletonDemo5 { //这个枚举元素,本身就是单例对象
INSTANCE; //添加自己需要的操作!
public void singletonOperation(){ }
}