设计模式——单例

设计模式——单例

  • 是什么

    • 单例是创建型设计模式
    • 在内存中只有一个实例化对象
    • 全局只有一个访问点获取实例化对象

  • 解决什么问题

    • 对象重复创建，浪费开销
    • 内存有多个相同的对象，浪费空间

  • 实现方式分类

    • 饿汉模式，类初始化完创建对象
    • 懒汉模式，第一次调用时创建对象

  • 饿汉模式实现方式

    • 私有化构造方法

    • 初始化私有的static final属性为实例化对象

    • 对外暴露getInstance静态方法

    • 代码示例

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      class Singleton {
          private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

          private Singleton() {
          }
          
          public static Singleton getInstance() {
              return INSTANCE;
          }
      }

  • 懒汉模式实现方式

    • getInstance方法加synchronized，防止多线程同时调用创建多个对象。所有获取单例实例化对象都会加锁。单例、线程安全、性能差。

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      class Singleton {
          private static Singleton INSTANCE = null;

          private Singleton() {
          }

          public static synchronized Singleton getInstance() {
              if (INSTANCE == null) {
                  INSTANCE = new Singleton();
              }
              return INSTANCE;
          }
      }

    • 双重检查锁，只有在INSTANCE为空的时候加锁，常规获取单例不加锁，避免频繁加锁；给INSTANCE添加volatile，多线程其他线程可以获取INSTANCE最新创建情况。单例、线程安全、性能好。

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      class Singleton {
          private volatile static Singleton INSTANCE = null;

          private Singleton() {
          }

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

    • 静态内部类，利用类加载机制保障单例及线程安全。单例、线程安全、性能好。

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      class Singleton {
          private static class SingletonHolder {
              private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
          }

          private Singleton() {
          }

          public static final Singleton getInstance() {
              return SingletonHolder.INSTANCE;
          }
      }

    • 枚举，枚举类型及枚举变量在JVM中都是唯一的，同时枚举类型在序列化和反序列化在JVM也是同一个，可以保证绝对单例。序列化单例、线程安全、性能好。

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      public enum Singleton {
          INSTANCE;
      }

  • 关联知识点

    • 类加载过程，加载->验证->准备->解析->初始化，初始化会对静态变量赋值，由此可知饿汉模式类加载完成对象即创建完。

      • 加载：字节码加载到内存
      • 验证：验证格式
      • 准备：静态变量分配内存，初始化默认值
      • 解析：静态链接，符号引用转换为直接引用
      • 初始化：静态变量赋值，静态方法区执行

    • 静态内部类，静态内部类在使用的时候才会加载，类加载会初始化static变量。

    • 线程安全，内存模型，volatile，synchronized，设计知识点略多，以后单独写。

    • 枚举特性，枚举类型及枚举变量在JVM中都是唯一的。在序列化的时候Java将枚举对象的name属性输出到结果中，反序列化的时候通过java.lang.Enum的valueOf方法来根据名字查找枚举对象。