Java的單例設計模式詳解

2024-07-14 08:43:18

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供稿：網友

1.什么是單例模式

生成一個獨一無二的，保證任何時刻一個類只有一個實例的模式
確保一個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點
可以在需要時才創建對象，避免了全局變量在程序啟動時就得創建對象的缺點。

2.經典單例模式實現

public class MyInstance{ //第一步：私有化構造器，只有類自身才能調用構造器外部類不能夠直接new出這個類的實例對象 private MyInstance(){} //第二步：聲明一個全局靜態變量來記錄自身實例的對象,也是私有的，限制其它外部類訪問 private static MyInstance myInstance; //第三步：提供一個外部可訪問的靜態公開方法，來獲得該類的唯一實例 public static MyInstance getMyInstance(){ //第四步：進行判斷自身類對象如果為空，則創建一個實例 if(myInstance==null){  //這里的方法只執行了一次，生成了一個唯一的類對象  myInstance=new MyInstance(); } //第五步：如果不為空，則返回該類對象，故由始至終，該類對象只初始化過一次，只有一個對象存在，這就是單例模式 return myInstance; }}

3.經典模式存在的缺陷

這種經典模式也稱之為懶漢式單例模式（lazy instantiaze),因為它是延遲化實例化的，即如果我們不需要這個實例，則它永遠不會被初始化，只有在調用過一次實例化方法后，才會被創建出對象。

在多線程的情況下可能會產生并發問題，因為獲取單例的方法getMyInstance()有可能被多個線程同時訪問，這時就會有可能創建出兩個以上的實例對象。這就要考慮要線程安全的問題了，解決問題就是在獲取實例方法處加一個同步鎖，這樣就能輕松地解決線程并發的問題了。

public static synchronized MyInstance getMyInstance(){ //加同步鎖關鍵字synchronized，這樣在有線程訪問這個方法時，其它線程只能等待當前線程訪問結束才能訪問這個方法。 if(myInstance==null){  //這里的方法只執行了一次，生成了一個唯一的類對象  myInstance=new MyInstance(); }

4.多線程下同步所造成的性能問題

如果將獲取實例的方法進行同步的話，會造成程序執行的效率大大地下降，而且單例對象生成只要調用一次方法即可，之后每次調用這個方法時，同步都是一種累綴，有可能會拖垮程序的性能。

當然如果你的程序對于性能的要求并不是很高的話，用同步的方法獲取單例是最簡單而有效的。

為保證程序的性能并且又不會出現并發的問題，可以使用另一種生成單例對象的模式，叫做餓漢式單例模式(eagerly instantiaze)

public class MyInstance{ //第一步：私有化構造器 private MyInstance(){} //第二步：聲明一個全局靜態變量來記錄自身實例的對象,并進行實例化 private static MyInstance myInstance=new MyInstance(); //第三步：提供一個外部可訪問的靜態公開方法，來獲得該類的唯一實例 public static MyInstance getMyInstance(){ return myInstance; }

這個模式使JVM在加載這個類時會馬上創建唯一的單例對象，這樣就能保證任何線程訪問靜態單例變量myInstance時，單例對象一定被實例化過了。

5.利用雙重檢查加鎖來提升性能

首先檢查實例是否已經創建了，如果沒有才進行同步獲取實例的方法，這樣就保證了實例方法只會在第一次獲取實例時會同步。
這里要用到一個關鍵字volatile,此關鍵字確保了當實例變量myInstance被初始化成實例對象時，多個線程能正確地處理實例變量。注意，這個關鍵字只有在Java1.5及以上的版本才會對雙重檢查加載生效。

public class MyInstance{ //用關鍵字volatile修飾實例變量 private volatile static MyInstance myInstance; //私有化構造器 private MyInstance(){} public static MyInstance getMyInstance(){ //第一次檢查實例是否存在 if(myInstance==null){  //如果不存在則進入同步區塊  synchronized (MyInstance.class){  if(myInstance==null){   //第二次檢查，如果不為空才真正創建實例對象   myInstance=new MyInstance();  }  }  } //如果不為空，則直接返回該類對象 return myInstance; }}

單例模式的所有情況都已經總結完畢，一開始以為單例模式應該是所有設計模式中最簡單易懂的了，沒想到看到四人幫的HeadFirst設計模式后發現還有這么多門道，真的是學無止境。