Java單例模式的深入了解

第Java單例模式的深入了解實(shí)際上，這些原則的目的只有一個(gè)：降低對(duì)象之間的耦合，增加程序的可復(fù)用性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。

記憶口訣：訪問(wèn)加限制，函數(shù)要節(jié)儉，依賴不允許，動(dòng)態(tài)加接口，父類要抽象，擴(kuò)展不更改。

在程序設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)該將程序功能最小化，每個(gè)類只干一件事。若有類似功能基礎(chǔ)之上添加新功能，則要合理使用繼承。對(duì)于多方法的調(diào)用，要會(huì)運(yùn)用接口，同時(shí)合理設(shè)置接口功能與數(shù)量。最后類與類之間做到低耦合高內(nèi)聚。

二、單利模式

1.1、單例模式的相關(guān)定義

指一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，且該類能自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例的一種模式。例如，Windows中只能打開(kāi)一個(gè)任務(wù)管理器，這樣可以避免因打開(kāi)多個(gè)任務(wù)管理器窗口而造成內(nèi)存資源的浪費(fèi)，或出現(xiàn)各個(gè)窗口顯示內(nèi)容的不一致等錯(cuò)誤。

單利模式三個(gè)特點(diǎn)

單例類只有一個(gè)實(shí)例對(duì)象；

該單例對(duì)象必須由單例類自行創(chuàng)建；

單例類對(duì)外提供一個(gè)訪問(wèn)該單例的全局訪問(wèn)點(diǎn)。

單例模式的優(yōu)點(diǎn)

單例模式可以保證內(nèi)存里只有一個(gè)實(shí)例，減少了內(nèi)存的開(kāi)銷。

可以避免對(duì)資源的多重占用。

單例模式設(shè)置全局訪問(wèn)點(diǎn)，可以優(yōu)化和共享資源的訪問(wèn)。

單例模式的缺點(diǎn)：

單例模式一般沒(méi)有接口，擴(kuò)展困難。如果要擴(kuò)展，則除了修改原來(lái)的代碼，沒(méi)有第二種途徑，違背開(kāi)閉原則。

在并發(fā)測(cè)試中，單例模式不利于代碼調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中，如果單例中的代碼沒(méi)有執(zhí)行完，也不能模擬生成一個(gè)新的對(duì)象。

單例模式的功能代碼通常寫(xiě)在一個(gè)類中，如果功能設(shè)計(jì)不合理，則很容易違背單一職責(zé)原則。

單例模式的應(yīng)用場(chǎng)景

需要頻繁創(chuàng)建的一些類，使用單例可以降低系統(tǒng)的內(nèi)存壓力，減少GC。

某類只要求生成一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，如一個(gè)班中的班長(zhǎng)、每個(gè)人的身份證號(hào)等。

某些類創(chuàng)建實(shí)例時(shí)占用資源較多，或?qū)嵗臅r(shí)較長(zhǎng)，且經(jīng)常使用。

某類需要頻繁實(shí)例化，而創(chuàng)建的對(duì)象又頻繁被銷毀的時(shí)候，如多線程的線程池、網(wǎng)絡(luò)連接池等。

頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)或文件的對(duì)象。

對(duì)于一些控制硬件級(jí)別的操作，或者從系統(tǒng)上來(lái)講應(yīng)當(dāng)是單一控制邏輯的操作，如果有多個(gè)實(shí)例，則系統(tǒng)會(huì)完全亂套。

當(dāng)對(duì)象需要被共享的場(chǎng)合。由于單例模式只允許創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，共享該對(duì)象可以節(jié)省內(nèi)存，并加快對(duì)象訪問(wèn)速度。如Web中的配置對(duì)象、數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池等。

1.2、單利模式的結(jié)構(gòu)

單例類：包含一個(gè)實(shí)例且能自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例的類。

訪問(wèn)類：使用單例的類。

2.1單利模式的實(shí)現(xiàn)方式一：懶漢式

該模式的特點(diǎn)是類加載時(shí)沒(méi)有生成單例，只有當(dāng)?shù)谝淮握{(diào)用getlnstance方法時(shí)才去創(chuàng)建這個(gè)單例。

代碼：

publicclassLazySingleton{

//構(gòu)造器私有,堵死了外界利用new創(chuàng)建此類對(duì)象的可能

privateLazySingleton(){

System.out.println(yese

//提供對(duì)象，是外界獲取本類對(duì)象的唯一全局訪問(wèn)點(diǎn)

privatestaticLazySingletonlazySingleton;

publicstaticLazySingletongetInstance(){

//如果對(duì)象不存在，就new一個(gè)新的對(duì)象，否則返回已有的對(duì)象

if(lazySingleton==null){

lazySingleton=newLazySingleton();

returnlazySingleton;

}

@Test

publicvoidtestLazy(){

LazySingletonl1=LazySingleton.getInstance();

LazySingletonl2=LazySingleton.getInstance();

System.out.println(l1+\n+l2);

System.out.println(l1==l2);

}

測(cè)試結(jié)果：

com.singletonPattern.LazySingleton@78e03bb5

com.singletonPattern.LazySingleton@78e03bb5

true

該代碼很顯然是不適合多線程模式的，這時(shí)候就需要給單例模式的對(duì)象加上一把鎖

classLazySingleton2{

//構(gòu)造器私有,堵死了外界利用new創(chuàng)建此類對(duì)象的可能

privateLazySingleton2(){

System.out.println(s2

//提供對(duì)象，是外界獲取本類對(duì)象的唯一全局訪問(wèn)點(diǎn)

privatestaticLazySingleton2lazySingleton2;

publicstaticLazySingleton2getInstance(){

//如果對(duì)象不存在，就new一個(gè)新的對(duì)象，否則返回已有的對(duì)象

if(lazySingleton2==null){

synchronized(LazySingleton2.class){

if(lazySingleton2==null){

lazySingleton2=newLazySingleton2();

returnlazySingleton2;

}

這時(shí)還有一個(gè)問(wèn)題，就是在創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)，在JVM中會(huì)經(jīng)過(guò)三步：

（1）為對(duì)象分配內(nèi)存空間

（2）初始化該對(duì)象

（3）將該對(duì)象指向分配好的內(nèi)存空間

那么在執(zhí)行我們這個(gè)多線程代碼的過(guò)程中，有可能他不按照這三部的順序走，那么就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)指令重排的問(wèn)題，解決此問(wèn)題的方法就是加關(guān)鍵字volatile

classLazySingleton3{

//構(gòu)造器私有,堵死了外界利用new創(chuàng)建此類對(duì)象的可能

privateLazySingleton3(){

//提供對(duì)象，是外界獲取本類對(duì)象的唯一全局訪問(wèn)點(diǎn)

privatevolatilestaticLazySingleton3lazySingleton3;

publicstaticLazySingleton3getInstance(){

//如果對(duì)象不存在，就new一個(gè)新的對(duì)象，否則返回已有的對(duì)象

if(lazySingleton3==null){

synchronized(LazySingleton3.class){

if(lazySingleton3==null){

lazySingleton3=newLazySingleton3();

returnlazySingleton3;

}

最后我們還可以去解決一下反射來(lái)破壞單利模式

classLazySingleton4{

//提供變量，控制反射

publicstaticbooleans=false;

//構(gòu)造器私有,堵死了外界利用new創(chuàng)建此類對(duì)象的可能

privateLazySingleton4(){

if(s==false){

//當(dāng)?shù)谝粋€(gè)對(duì)象成功獲取之后，第二個(gè)對(duì)象就不能通過(guò)反射獲取了

s=true;

}else{

thrownewRuntimeException(不要用反射破壞異常

//提供對(duì)象，是外界獲取本類對(duì)象的唯一全局訪問(wèn)點(diǎn)

privatevolatilestaticLazySingleton4lazySingleton4;

publicstaticLazySingleton4getInstance(){

//如果對(duì)象不存在，就new一個(gè)新的對(duì)象，否則返回已有的對(duì)象

if(lazySingleton4==null){

synchronized(LazySingleton4.class){

if(lazySingleton4==null){

lazySingleton4=newLazySingleton4();

returnlazySingleton4;

}

volatile，synchronized這兩個(gè)關(guān)鍵字就能保證線程安全，但是每次訪問(wèn)時(shí)都要同步，會(huì)影響性能，且消耗更多的資源，這是懶漢式單例的缺點(diǎn)。

2.2單利模式的實(shí)現(xiàn)方式一：餓漢式

該模式的特點(diǎn)是類一旦加載就創(chuàng)建一個(gè)單例，保證在調(diào)用getInstance方法之前單例已經(jīng)存在了。

代碼：

publicclassHungrySingleton{

privatestaticfinalHungrySingletoninstance=newHungrySingleton();

privateHung