如何理解Java单例模式
本篇内容介绍了“如何理解Java单例模式”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!
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一、介绍
说起单例模式(Singleton Pattern),想必大家都不不会陌生,它是 Java 中最简单的设计模式之一,属于创建型模式的一种,它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式的意义在于保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点,避免重复的创建对象,节省系统资源。
二、实现思路
创建一个类,将其默认构造方法私有化,使外界不能通过new Object来获取对象实例,同时提供一个对外获取对象唯一实例的方法。
例如,创建一个SingleObject,如下:
public class SingleObject { //创建 SingleObject 的一个对象 private static SingleObject instance = new SingleObject(); //让构造函数为 private,这样该类就不会被实例化 private SingleObject(){} //获取唯一可用的对象 public static SingleObject getInstance(){ return instance; } public void showMessage(){ System.out.println("Hello World!"); } }
从 singleton 类获取唯一的对象
public class SingletonPatternDemo { public static void main(String[] args) { //不合法的构造函数 //编译时错误:构造函数 SingleObject() 是不可见的 //SingleObject object = new SingleObject(); //获取唯一可用的对象 SingleObject object = SingleObject.getInstance(); //显示消息 object.showMessage(); } }
执行程序,输出结果:
Hello World!
三、单例模式的几种实现方式
3.1、懒汉式,线程不安全(不推荐)
这种方式是最基本的实现方式,这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized,所以严格意义上它并不算单例模式。这种方式 lazy loading 很明显,不要求线程安全,在多线程不能正常工作。
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
3.2、懒汉式,线程安全(不推荐)
这种方式具备很好的 lazy loading,能够在多线程中很好的工作,但是,效率很低,99% 情况下不需要同步。优点:第一次调用才初始化,避免内存浪费。缺点:必须加锁 synchronized 才能保证单例,但加锁会影响效率。getInstance() 的性能对应用程序不是很关键(该方法使用不太频繁)。
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
3.3、饿汉式(推荐使用)
这种方式比较常用,但容易产生垃圾对象。优点:没有加锁,执行效率会提高。缺点:类加载时就初始化,浪费内存。它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题,不过,instance 在类装载时就实例化,虽然导致类装载的原因有很多种,在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法, 但是也不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。
public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { return instance; } }
3.4、双检锁/双重校验锁(推荐使用)
这种方式采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。getInstance() 的性能对应用程序很关键。
public class Singleton { private volatile static Singleton singleton; private Singleton (){} public static Singleton getSingleton() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }
3.5、静态内部类(推荐使用)
这种方式能达到双检锁方式一样的功效,对静态域使用延迟初始化,但实现更简单。这种方式只适用于静态域的情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
public class Singleton { private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton (){} public static final Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } }
3.6、枚举(推荐使用)
这种实现方式还没有被广泛采用,但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁,自动支持序列化机制,绝对防止多次实例化。这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。不过,由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,也很少用。
public enum Singleton { INSTANCE; public void doMethod() { } }
四、应用
单例模式在Java中的应用也很多,例如Runtime就是一个典型的例子,源码如下:
public class Runtime { private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); /** * Returns the runtime object associated with the current Java application. * Most of the methods of classRuntime
are instance * methods and must be invoked with respect to the current runtime object. * * @return theRuntime
object associated with the current * Java application. */ public static Runtime getRuntime() { return currentRuntime; } /** Don't let anyone else instantiate this class */ private Runtime() {} ... }
很清晰的看到,使用了饿汉式方式创建单例对象!
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本文标题:如何理解Java单例模式
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