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单例模式(Singleton Pattern)

目录

1.什么是单例模式:

2.单例模式存在的原因:

3.单例模式的优缺点:

4.创建方式:

1. 单线程单例模式立即创建(饿汉式):

          2. 单线程单例模式延迟创建(懒汉式):

5.多线程下测试两种模式存在哪些问题

1.先测试饿汉式,代码如下:

2.测试懒汉式,修改 run 方法创建对象

6.两种模式简单对比:

7.其他的单例模式:


1.什么是单例模式:

单例模式(Singleton Pattern)是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象。

注意:

  • 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。

2.单例模式存在的原因:

一些对象的存在只需要唯一的一个,例如,缓存池和线程池。如果线程池存在多例的话,会导致资
源使用过量,缓存多个的话,会导致数据不一致

3.单例模式的优缺点:

优点:

  • 在内存中只有一个对象,节省内存空间
  • 避免频繁的创建销毁对象,可以提高性能
  • 避免对共享资源的多重占用,简化访问
  • 为整个系统提供一个全局访问点

缺点:

  • 没有接口,不能继承,
  • 与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化

注意事项:getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

4.创建方式:

创建一个 maven 项目 singleton

1. 单线程单例模式立即创建(饿汉式):

创建类cn.xs.singleton.Hunchback
public class Hunchback {/* 创建唯一一个单例对象 */private static Hunchback singleton = new Hunchback();/*** 不能让外界直接创建对象,所以设置私有构造器*/private Hunchback() {}/*** 单例对象的全局访问点** @return*/public static Hunchback getInstance() {return singleton;}
}

2. 单线程单例模式延迟创建(懒汉式):

在创建类 cn.xs.singleton.Lazybones
public class Lazybones {/* 创建唯一一个单例对象 */private static Lazybones singleton = null;/*** 不能让外界直接创建对象,所以设置私有构造器*/private Lazybones() {}/*** 单例对象的全局访问点** @return*/public static Lazybones getInstance() {if (singleton == null) {singleton = new Lazybones();}return singleton;}
}

5.多线程下测试两种模式存在哪些问题

新建测试类 cn.xs.singleton.SingletonTest

1.先测试饿汉式,代码如下:

public class SingletonTest extends Thread {@Overridepublic void run() {Hunchback singleton = Hunchback.getInstance();System.out.println(singleton);}/*** 测试方法** @param args*/public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 10; i++) {SingletonTest singletonTest = new SingletonTest();singletonTest.start();}}
}
输出的都是同一个对象,没有线程安全问题,但是不能延迟加载

2.测试懒汉式,修改 run 方法创建对象

@Override
public void run() {Lazybones singleton = Lazybones.getInstance();System.out.println(singleton);
}
控制台输出了两个对象,可见,懒汉式存在线程安全问题
解决方式一:
在方法上加上 synchronized,保证对临界资源的同步互斥访问
/**
* 单例对象的全局访问点
*
* @return
*/
public synchronized static Lazybones getInstance() {if (singleton == null) {singleton = new Lazybones();}return singleton;
}
这种方式虽然解决了问题,但是当有线程在执行方法时,不管有没有创建对象,其他线程都会在外等候里面的线程执行完毕,有没有一种方式可以解决这个问题,提高代码执行效率
解决方式二:
在方法中创建对象部分设置同步块
public static Lazybones getInstance() {if (singleton == null) {synchronized (Lazybones.class) {if (singleton == null) {singleton = new Lazybones();}}}return singleton;
}
分析:当还没有创建对象的时候,如果被多个线程同时进入方法执行,比如线程 1,线程 2 进来执行方法,两个线程同时判断外层 if 时,都为 true ,都进入外层 if 执行,当走到同步块时,比如线程 1 进入同步块执行代码,线程 2 只能在外面等着,当线程 1 创建完对象执行完同步块后,线程 2 再进入同步块执行代码,在同步块中,线程 2 判断内层 if ,结果为 false ,不用再创建对象,再有别的线程来执行方法,就不会再一直等待前一个线程了,因为外层 if 已经永远为 false

6.两种模式简单对比:

饿汉式:线程安全,调用率高,但是不能延迟加载
懒汉式:线程安全,调用率不高,可以延迟加载

7.其他的单例模式:

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。但是,可以延时加载)
枚举式(线程安全,调用率高,不能延时加载)
对比五种模式,如何选用?
单例对象占用资源少,不需要延迟加载,枚举式比饿汉式好
单例对象占用资源大,需要延迟加载,静态内部类式比懒汉式好

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