设计模式分析——(Singleton Pattern)

单例模式介绍:

单例模式是应用最广的模式之一,也是初级程序员唯一会的设计模式。在应用这个模式时,单例对象必须保证唯一的对象存在。如果在一个应用中,应该只有一个ImageLoader实例,这个ImageLoader中含有线程池,缓存机制,网络请求等,这样会导致消耗。因此,没有必要让它创建多个实例。

单例模式的定义:

确保某一个对象只有一个实例,而且自行实例化并影响整个系统提供这个实例。

使用场景:

确保某个类有且只有一个对象的场景,避免产生多个对象消耗过多资源,或者某种类型的对象有且只有一个。 例如:创建一个对象需要消耗的资源过多,如要访问数据库IO等资源,这时就可以使用单例模式。

单例模式UML类图

单例模式的实现方式:

一、懒汉模式(线程不安全,不可用)

懒汉模式是声明一个静态对象,并且在用户第一次调用getInstance时进行初始化。懒汉单例模式如下:

懒汉式单例实现

       读者可能已经发现,getInstance() 方法中添加了 synchronized 关键字,也就是说getInstance是一个同步的方法,这就是在多现程情况下保证单例对象唯一性的手段。最后总结一下,懒汉单例的优点是单例只有在使用时才会被实例化,在一定程度上节约了资源;缺点是第一次加载时需要及时进行实例化,反应稍慢,最大的问题是每次调用 getInstacnce都是同步的,造成不必要的同步开销。所以,这种模式不建议使用。

二、饿汉模式

 
饿汉式单例实现

从代码上看可以看到,优点:类加载的时候就完成了实例化,避免了避免了线程同步问题。缺点:由于类加载的时候就进行了实例化,可能会造成内存浪费(现在每个应用都有16M,有的有24M)所以可以忽略这点内存。

三、DCL(Double Check Lock)单例实现 (线程安全,可用)

DCL 方法实现单例的优点既能在需要时才初始化单例,又能保证线程安全,且单例对象初始化后调用getInstance 不进行同步锁。


DCL 单例实现

DCL 的优点:资源利用率高,第一次执行getInstance时单例对象才会衩实例化效率高。缺点:第一次加载反应稍慢。

四、静态内部类单例模式


静态内部类实现单例

从代码可以看出,当第一次加载Singleton类时不会初始化singleto,只有在第一次调用 Singleton 的getInstance方法才会初始化。因此,第一次调用 getInstance方法会导致虚拟机加载SingleHolder类,这个方式不仅能保证线程安全,也能保证单例对象的唯一线,同时还实现了实例化,所有一般推荐此方法使用单例。

五、枚举单例

枚举单例实现

写法简单是枚举单例最大的优点,枚举在Java中与普通类是一样的,不公款能够有字段,还能够有自己的方法。最重要的是线程是安全的,并且任何情况下它都是只有一个单例。

六、容器实现单例模式

容器实现单例

在程序初始化,将多种单例类型注入到一个统一的容器中,在使用的时候根据key获取对应的应类型的对象。这种方式,可以使我们同事管理多个单例,并且在使用时可以通过统一的接口进行获取,降代了用户的成功,同事也降点了耦合度。

注意:使用单例模式的时候容易出现内存溢出,在开发过程中一定要谨慎使用!

总结:不管使用哪种形式实现单例模式,它们的核心都是将构造函数私有化,前且通过静态的方法取一个唯一的实例,在得获取实现的过程中必须保证线程安全,防止反序列化等问题。

项目地址:git@github.com:KnightOneAdmin/DesignPattern.git

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