设计模式——单例模式

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文章目录

• 前言
• 1、定义
• 2、结构
• 3、常见应用
• • [3.1 懒汉式与饿汉式单例](#3.1 懒汉式与饿汉式单例)
  • • [3.1.1 懒汉式单例](#3.1.1 懒汉式单例)
    • [3.1.2 饿汉式单例](#3.1.2 饿汉式单例)
  • [3.2 双重检验锁实现单例模式](#3.2 双重检验锁实现单例模式)
• 总结

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前言

对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；一个系统只能有一个窗口管理器或文件系统；一个系统只能有一个计时工具或ID（序号）生成器。

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1、定义

模式定义：

• 单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。
• 单例模式的要点有3个：一是某个类子能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。单例模式是一种对象创建型模式。

优点：

• 提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它，并为设计及开发团队提供了共享的概念。
• 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象，单例模式无疑可以提高系统的性能。
• 允许可变数目的实例。我们可以基于单例模式进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获得指定个数的对象实例。

2、结构

3、常见应用

3.1 懒汉式与饿汉式单例

• 饿汉式单例在自己被加载时就将自己实例化。单从资源利用效率角度来讲，这个比懒汉式单例类稍差些。从速度和反应时间角度来讲，则比懒汉式单例类稍好些。
• 懒汉式单例在实例化时，必须处理好在多个线程同时首次引用此类时的访问限制问题，特别是当单例类作为资源控制器，在实例化时必须涉及资源初始化，而资源初始化很有可能耗费大量时间，这意味着出现多线程同时首次引用类的几率变得较大，需要通过同步机制进行控制。

3.1.1 懒汉式单例

public class Singleton1 {

    Singleton1(){}

    private static Singleton1 instance = null;

    public static Singleton1 getInstance() {
        if(instance == null){
            instance = new Singleton1();
        }
        return instance;
    }
}

3.1.2 饿汉式单例

public class Singleton2 {

    private static Singleton2 instance = new Singleton2();

    private Singleton2(){}

    public static Singleton2 getInstance() {
        return instance;
    }
}

3.2 双重检验锁实现单例模式

public class Singleton3 {

    private volatile static Singleton3 uniqueInstance = null;

    private Singleton3(){}

    public static Singleton3 getUniqueSingleton() {
        if(uniqueInstance == null){
            synchronized (Singleton3.class){
                if(uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton3();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

两个问题：

• 为什么要使用双重检验锁
  • 锁竞争会有开销，所以需要在外层判断一下，如果已经创建了实例，直接返回实例即可。
  • 如果内层不添加if判断语句的话，在多线程环境下，如果有多个线程竞争锁，则会创建多个实例对象。
• 为什么要用volatile关键字
  • JVM中会出现指令重排的现象，uniqueInstance = new Singleton3() 实际上分3步执行：1、为uniqueInstance分配内存空间，2、初始化uniqueInstance，3、将uniqueInstance指向分配的内存地址。
  • 这个时候如果发生指令重排的话，则可能未初始化完成uniqueInstance就通过外层条件判断语句返回实例对象。

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总结