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java 设计模型之单例模式详解

  • 时间:2021-04-06 09:38 编辑: 来源: 阅读:
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摘要:java 设计模型之单例模式详解
[b]Singleton 模式的宗旨在于确保某个类只有一个实例,别且为之提供一个全局访问点。[/b]为了防止其他工作人员实例化我们的类, 可以为该类创建唯一一个构造器,并将构造器的可见设置为私有。值得注意的是,如果我们创建了其他的非私有的构造器,或者根本没有为该类提 供构造器,那么其他人员还是能实例化我们的类。 如果不希望提前创建单例对象,我们可以等到第一次使用该单例对象的时候在创建它,即 滞后初始化。滞后初始化单例对象有两个理由: [b]1.也许在静态初始化时间,你没有关于如何初始化单例对象的足够信息。[/b] [b]2.选择滞后初始化单例的目的也许为了等待资源,诸如数据库连接,尤其是在某些特定会话中不需要这个单例的应用程序中。   如果在多线程环境中对单例采用滞后初始化,那么我们必须小心防止多个线程同时初始化该[/b] 通常单例模式在Java语言中,有两种构建方式: [b]懒汉方式:指全局的单例实例在第一次被使用时构建。延迟初始化。 [/b] [b]饿汉方式:指全局的单例实例在类装载时构建。 急切初始化。[/b] [b]1,饿汉式单例类[/b]
public class Singleton1 {
 
 private Singleton1() {
 }
 // 在自己内部定义自己一个实例.
 // 注意这是private 只供内部调用

 private static Singleton1 instance = new Singleton1();

 /** *//**
 * 这里提供了一个供外部访问本class的静态方法,可以直接访问  
 * @return
 */
 public static Singleton1 getInstance() {
 return instance;
 }
}
[b]2,懒汉式单例类[/b]
public class Singleton2 {

 private static Singleton2 instance = null;
 /** *//**
 * 这个方法比上面有所改进,不用每次都进行生成对象,只是第一次   
 * 使用时生成实例,提高了效率!
 * @return
 */
 public static Singleton2 getInstance() { 
 if (instance == null)
 instance = new Singleton2();
 return instance;
 }
}
下面主要多线程问题,在懒汉单例中,单线程是没有问题的,但多线程时就会有可能出现两个或者以上的Singletion2实例的情况。 例如:线程1在判断instance==null为真,扫行new操作时,在执行new操作之前,判断为真之后,线程2正好执行判断操作,这时instance还为null.因此,线程2也会执行new操作。以此类推,在高并发下面,就可能存在两个或者以上的Singletion2的实例。显然,这是不正确的。 因此改变代码如下:
public class Singleton3 {

 private static Singleton3 instance = null;
 /** *//**
 * 这个方法比上面有所改进,不用每次都进行生成对象,只是第一次   
 * 使用时生成实例,提高了效率!
 * 为了多线程不出错,加入了同步标志
 * @return
 */
 public static synchronized Singleton3 getInstance() { 
 if (instance == null)
 instance = new Singleton3();
 return instance;
 }

}
但这样又产生了一个问题,每次获取实例时方法都是同步的,显然性能很受影响的,所以继续更改代码如下:  volatile, 用更低的代价替代同步  为什么使用volatile比同步代价更低? 同步的代价, 主要由其覆盖范围决定, 如果可以降低同步的覆盖范围, 则可以大幅提升程序性能. 而volatile的覆盖范围仅仅变量级别的. 因此它的同步代价很低. [b]volatile原理是什么?[/b] volatile的语义, 其实是告诉处理器, 不要将我放入工作内存, 请直接在主存操作我.(工作内存详见java内存模型) 因此, 当多核或多线程在访问该变量时, 都将直接操作主存, 这从本质上, 做到了变量共享. volatile的有什么优势? 1, 更大的程序吞吐量 2, 更少的代码实现多线程 3, 程序的伸缩性较好 4, 比较好理解, 无需太高的学习成本 volatile有什么劣势? 1, 容易出问题 2, 比较难设计 volatile使用jdk要求1.5版本及1.5以上。 改进后的代码如下(又叫双重加锁):
public class Singleton4 {
 private static volatile Singleton4 instance;
 /** *//**
 * 双重加锁实现多线程运用和性能优化
 * @return
 */
 public static Singleton4 getInstance()
 {
 if (instance == null)
 {
 synchronized(Singleton4.class) { //1
 if (instance == null) //2
 instance = new Singleton4(); //3
 }
 }
 return instance;
 }
}
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