?秒懂設(shè)計(jì)模式——單例設(shè)計(jì)模式

（三）單例設(shè)計(jì)模式

1.先解釋一下，什么是單例模式呢？

在Java中是這樣定義的：“一個(gè)類有且僅有一個(gè)實(shí)例，并且自行實(shí)例化向整個(gè)系統(tǒng)提供。”

顯然從單例模式的定義中，我們可以發(fā)現(xiàn)它有三個(gè)要點(diǎn)：

①某個(gè)類只能有一個(gè)實(shí)例；

②它必須自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例；

③它必須自行向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。

2.要滿足這三個(gè)要點(diǎn)，應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)呢？下面讓我們來逐條分析：

①如何保證某個(gè)類只能有一個(gè)實(shí)例？

讓我先來想一下，一個(gè)類的對象是如何創(chuàng)建的呢？答案是：一個(gè)類的對象的產(chǎn)生是由類構(gòu)造函數(shù)來完成。那么，我們是不是可以通過私有類構(gòu)造函數(shù)來實(shí)現(xiàn)呢？

②如何保證類定義中含有一個(gè)該類的靜態(tài)私有對象？

這個(gè)就很簡單了，讓單例類自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。

③如何保證它自行向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例？

這個(gè)也不難，對外提供獲取此對象的靜態(tài)方法即可。

3.單例模式分為幾種呢？

①懶漢式，線程不安全；

②懶漢式，線程安全；

③餓漢式；

④雙檢鎖/雙重校驗(yàn)鎖（DCL，即 double-checked locking）；

⑤登記式/靜態(tài)內(nèi)部類；

⑥枚舉式；

下面仍然通過一個(gè)故事，逐一介紹這幾種類型的單例模式，并且在最后，還會(huì)分析一下他們的性能差異。

【講故事】某野雞大學(xué)（類），只有一個(gè)學(xué)生會(huì)主席（唯一對象，自行實(shí)例化），還是一個(gè)漂亮妹子叫“M蓉”，其他附近野鴨大學(xué)的學(xué)長都喜歡請她去自己宿舍，連夜補(bǔ)習(xí)英語（向整個(gè)系統(tǒng)提供實(shí)例）。

（1）懶漢式，線程不安全

先解釋一下為什么叫懶漢式：“懶”顧名思義就是延遲，懶漢式就是指，只有在獲取此單例對象時(shí)，才會(huì)去創(chuàng)建此對象。

【Java代碼】

①創(chuàng)建一個(gè)單例模式的類。

package com.liyan.lazy; /*** 懶漢式的M蓉（線程不安全）* <p>Title: LazyMRong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午2:00:44*/ public class LazyMRong {//1.私有空參構(gòu)造，防止別人創(chuàng)建private LazyMRong(){}//2.自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例private static LazyMRong lazyMRong ;//3.對外提供獲取此對象的靜態(tài)方法public static LazyMRong getLazyMRong() {if (lazyMRong == null) {//懶漢式意味著，只有你在想獲取時(shí)，才創(chuàng)建此對象return new LazyMRong();}return lazyMRong;}public void teachEnglish() {System.out.println("連夜補(bǔ)習(xí)外語！");} }

②創(chuàng)建外部訪問

package com.liyan.lazy; /*** S喆請M蓉補(bǔ)習(xí)外語* <p>Title: SZhe</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午2:15:23*/ public class SZhe {public static void main(String[] args) {//通過靜態(tài)方法，獲取到單例對象LazyMRong lazyMRong = LazyMRong.getLazyMRong();//調(diào)用補(bǔ)習(xí)外語方法lazyMRong.teachEnglish();} }

分析：首先懶漢式肯定是延遲初始化的，但是不支持多線程。因?yàn)?strong>沒有加鎖synchronized，所以有些資料上認(rèn)為，從嚴(yán)格意義上講，它并不算單例模式。

（2）懶漢式，線程安全

這個(gè)跟上面的懶漢式，線程不安全，唯一的區(qū)別就是：在獲取單例類的靜態(tài)方法上，加上了synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行修飾；

package com.liyan.lazy; /*** 懶漢式的M蓉（線程安全）* <p>Title: LazyMRong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午2:00:44*/ public class LazyMRong {//1.私有空參構(gòu)造，防止別人創(chuàng)建private LazyMRong(){}//2.聲明自己的唯一實(shí)例，先不實(shí)例化private static LazyMRong lazyMRong ;//3.對外提供獲取此對象的靜態(tài)方法public synchronized static LazyMRong getLazyMRong() {if (lazyMRong == null) {//懶漢式意味著，只有你在想獲取時(shí)，才創(chuàng)建此對象return new LazyMRong();}return lazyMRong;}public void teachEnglish() {System.out.println("連夜補(bǔ)習(xí)外語！");} }

（3）餓漢式分析：毋庸置疑，它是延遲初始化的，能夠在多線程中很好的工作，同時(shí)在第一次調(diào)用時(shí)，才進(jìn)行初始化，避免了內(nèi)存的浪費(fèi)。但是加了synchronized 鎖機(jī)制，所以效率很低。

先解釋一下為什么叫餓漢式：“餓”意味著“著急”，餓漢式就是指，不管單例對象有沒有外部訪問，先實(shí)例化再說。

【Java代碼】餓漢式的M蓉

package com.liyan.hungry; /*** 餓漢式的M蓉（線程安全）* <p>Title: HungryMRong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午3:02:18*/ public class HungryMRong {//1.私有空參構(gòu)造，防止別人創(chuàng)建private HungryMRong(){}//2.創(chuàng)建自己的唯一對象，并直接實(shí)例化（餓漢式，因?yàn)轲I著急，不管三七二十一，直接實(shí)例化）private static HungryMRong hungryMRong = new HungryMRong();//3.對外提供獲取此對象的靜態(tài)方法public static HungryMRong getHungryMRong() {return hungryMRong;} }

（4）雙重檢查鎖（DCL，即 double-checked locking）分析：顯然餓漢式，不懶，所以沒有延遲初始化，同時(shí)它基于 classloder 機(jī)制，而沒用加鎖的方式，所以既避免了多線程的同步問題，又使得執(zhí)行效率得到提高。但是，因?yàn)樗陬惣虞d時(shí)就初始化，所以會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)。

先解釋一下為什么叫雙重檢查鎖：顧名思義，會(huì)涉及到兩把鎖：

①進(jìn)入方法過后，先檢查實(shí)例是否存在，如果不存在才進(jìn)入下面的同步塊；

②進(jìn)入同步塊后，再次檢查實(shí)例是否存在，如果不存在，就在同步的情況下創(chuàng)建該實(shí)例。

【Java代碼】雙重檢查鎖的M蓉

package com.liyan.dcl; /*** DCL雙重檢查鎖的單例模式的M蓉* <p>Title: DCLMrong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午4:54:30*/ public class DCLMrong {//1.私有空參構(gòu)造，防止別人創(chuàng)建private DCLMrong (){}//2.聲明唯一的單例對象；注意這里用到了volatile關(guān)鍵字！private volatile static DCLMrong dclMrong ;//3.對外提供獲取此對象的靜態(tài)方法public static CLMrong getDclMrong() {//第一把鎖：先檢查實(shí)例是否存在，如果不存在才進(jìn)入下面的同步塊；if (dclMrong == null) {synchronized (DCLMrong.class) {//第二把鎖：再次檢查實(shí)例是否存在，如果不存在，就在同步的情況下創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例。if (dclMrong == null) {return new DCLMrong();}}}return dclMrong;} }

分析：這種方式采用雙鎖機(jī)制，安全且在多線程情況下能保持高性能。說明：?雙重檢查加鎖機(jī)制的實(shí)現(xiàn)會(huì)使用一個(gè)關(guān)鍵字volatile，它的意思是：被volatile修飾的變量的值，將不會(huì)被本地線程緩存，所有對該變量的讀寫都是直接操作共享內(nèi)存，從而確保多個(gè)線程能正確的處理該變量。

（5）登記式/靜態(tài)內(nèi)部類

先解釋一下為什么叫登記式：見名知意，想要獲取某單例對象，沒登記的必須先登記，然后才能獲取。此時(shí)我們還需要一個(gè)登記簿（Map集合），當(dāng)然，這個(gè)登記簿可以記錄一堆單例對象，而不僅僅是一個(gè)。

這個(gè)模式確實(shí)復(fù)雜了一些，而且很多網(wǎng)上的例子也是覺得有所不妥，我根據(jù)個(gè)人理解，寫了如下的代碼，如果各位看官覺得也有疑問，歡迎留言討論。

【Java代碼】

①創(chuàng)建登記式單例模式類

package com.liyan.register; import java.util.HashMap; import java.util.Map; /*** 登記式單例模式* <p>Title: RegisterMrong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午6:38:22*/ public class RegSingleton {//1.私有空參構(gòu)造，防止別人創(chuàng)建private RegSingleton(){}//2.創(chuàng)建一個(gè)登記簿，在靜態(tài)代碼塊中創(chuàng)建自己的唯一對象private static Map<String, RegSingleton> map = new HashMap<String, RegSingleton>(0); //在登記簿上登記private static void singletonHolder(String name) {if(name==null){ name="RegSingleton"; } RegSingleton singleton = new RegSingleton(); //利用反射獲取類名，并作為map集合的keymap.put(name, singleton);System.out.println("已將"+ name +"記錄到登記簿！");}//3.對外提供獲取此對象的靜態(tài)方法public static RegSingleton getInstance(String name){ if(name==null){ name="RegSingleton"; System.out.println("名字為空，自動(dòng)找RegSingleton！");} //查詢登記簿上是否登記過if(map.get(name)==null){ System.out.println("名字"+name+"未在登記簿中登記！");try { //如果沒有登記過，則先進(jìn)行登記System.out.println("名字"+name+"開始在登記簿中登記！");RegSingleton.singletonHolder(name);//登記之后再返回該對象System.out.println("名字"+name+"已經(jīng)登記完成！");return map.get(name);} catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }else {//如果登記過，直接返回該單實(shí)例System.out.println("名字"+name+"之前在登記簿中登記過了！");return map.get(name); }return null;} public void teachEnglish() {System.out.println("連夜補(bǔ)習(xí)外語！");} }

②創(chuàng)建外部訪問

package com.liyan.register; /*** S喆請M蓉補(bǔ)習(xí)外語* <p>Title: SZhe</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午2:15:23*/ public class SZhe {public static void main(String[] args) {RegSingleton mrong = RegSingleton.getInstance("Mrong");mrong.teachEnglish();} }

③結(jié)果

名字Mrong未在登記簿中登記！ 名字Mrong開始在登記簿中登記！ 已將Mrong記錄到登記簿！ 名字Mrong已經(jīng)登記完成！ 連夜補(bǔ)習(xí)外語！

①相同點(diǎn)：都利用ClassLoder機(jī)制，來保證初始化時(shí)只有一個(gè)線程。分析：主要是比較一下，登記模式和雙重檢驗(yàn)鎖式有何異同？

②不同點(diǎn)：雙重檢驗(yàn)鎖式在類一被裝載是就被初始化了，所以它沒有延遲的效果；而登記模式，只有再主動(dòng)調(diào)用獲取該對象的靜態(tài)方法時(shí)，才被初始化，所以它有延遲效果。

（6）枚舉式

先解釋一下為什么叫枚舉式：不僅能避免多線程同步問題，而且還自動(dòng)支持序列化機(jī)制，防止反序列化重新創(chuàng)建新的對象，絕對防止多次實(shí)例化。不過，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用這種方式寫不免讓人感覺生疏，但是《Effective Java》一書中的話有這樣一段很經(jīng)典的話：“單元素的枚舉類型已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)Singleton的最佳方法！”

【Java代碼】枚舉單例模式的M蓉

package com.liyan.enummodel; /*** 枚舉單例模式的M蓉* <p>Title: EnumMrong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午9:23:59*/ public class EnumMrong {//1.私有空參構(gòu)造，防止別人創(chuàng)建private EnumMrong() {}//2.申明自己的唯一對象public static EnumMrong getInstance() {return Singleton.INSTANCE.getInstance();}//3.對外提供獲取此對象的靜態(tài)方法private static enum Singleton {INSTANCE;private EnumMrong singleton;//在構(gòu)造方法中實(shí)例化對象，保證只調(diào)用一次private Singleton() {singleton = new EnumMrong();}public EnumMrong getInstance() {return singleton;}} }

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【秒懂设计模式】单例设计模式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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