本文是我們名為“ Java設計模式 ”的學院課程的一部分。

在本課程中，您將深入研究大量的設計模式，并了解如何在Java中實現(xiàn)和利用它們。 您將了解模式如此重要的原因，并了解何時以及如何應用模式中的每一個。 在這里查看 ！

目錄

1.單例模式 2.如何使用單例模式創(chuàng)建類 3.何時使用Singleton 4.下載源代碼

1.單例模式

有時對于某些類來說，只有一個實例很重要。 有許多對象，我們只需要它們的一個實例，如果實例化多個對象，我們將遇到各種問題，例如程序行為不正確，資源過度使用或結果不一致。

您可能只需要一個類的對象，例如，當您創(chuàng)建應用程序的上下文時，或者線程可管理的池，注冊表設置，連接到輸入或輸出控制臺的驅動程序等。該類型顯然會導致程序不一致。

Singleton模式可確保一個類只有一個實例，并提供對其的全局訪問點。 但是，盡管就類圖而言，單例是最簡單的，因為只有一個類，但其實現(xiàn)卻有些棘手。

圖1

在本課程中，我們將嘗試不同的方法來僅創(chuàng)建類的單個對象，還將了解一種方法比另一種方法更好。

2.如何使用單例模式創(chuàng)建類

創(chuàng)建這種類型的類的方法有很多種，但仍然可以看到一種方法比另一種方法更好。

讓我們從一個簡單的方法開始。

如果提供一個使對象可訪問的全局變量該怎么辦？ 例如：

package com.javacodegeeks.patterns.singletonpattern;public class SingletonEager {public static SingletonEager sc = new SingletonEager();}

眾所周知，一個類的靜態(tài)變量只有一個副本，我們可以應用它。 就目前而言，客戶端代碼使用此sc靜態(tài)變量就可以了。 但是，如果客戶端使用新的運算符，則將有此類的新實例。

要停止在類之外實例化該類，讓我們將該類的構造函數(shù)設為私有。

package com.javacodegeeks.patterns.singletonpattern;public class SingletonEager {public static SingletonEager sc = new SingletonEager();private SingletonEager(){}}

這行得通嗎？ 我想是的。 通過使構造函數(shù)保持私有狀態(tài)，其他任何類都不能實例化該類。 獲取此類的唯一方法是使用sc靜態(tài)變量，該變量確保只有一個對象存在。

但是，眾所周知，直接訪問類成員不是一個好主意。 我們將提供一種方法，通過該方法，sc變量將獲得訪問權，而不是直接訪問。

package com.javacodegeeks.patterns.singletonpattern;public class SingletonEager {private static SingletonEager sc = new SingletonEager();private SingletonEager(){}public static SingletonEager getInstance(){return sc;} }

因此，這是我們的單例類，可確保僅創(chuàng)建該類的一個對象，即使存在多個請求，也將僅返回相同的實例化對象。

這種方法的一個問題是，一旦將類加載到JVM中，就會立即創(chuàng)建對象。 如果從未請求過該對象，則內存中將有一個無用的對象。

在需要時創(chuàng)建對象始終是一種好方法。 因此，我們將在第一個調用上創(chuàng)建一個對象，然后在其他后續(xù)調用上返回相同的對象。

package com.javacodegeeks.patterns.singletonpattern;public class SingletonLazy {private static SingletonLazy sc = null;private SingletonLazy(){}public static SingletonLazy getInstance(){if(sc==null){sc = new SingletonLazy();}return sc;} }

在getInstance()方法中，我們檢查靜態(tài)變量sc是否為null，然后實例化該對象并將其返回。 因此，在第一次調用時，如果sc為null，則將創(chuàng)建對象，而在接下來的后續(xù)調用中，它將返回相同的對象。

這看起來確實不錯，不是嗎？ 但是，此代碼將在多線程環(huán)境中失敗。 想象兩個線程同時訪問該類，線程t1首次調用getInstance()方法，它檢查靜態(tài)變量sc是否為null，然后由于某種原因而被中斷。 另一個線程t2調用getInstance()方法成功通過了if檢查并實例化了該對象。 然后，線程t1醒來，它還創(chuàng)建了對象。 此時，將有兩個此類。

為了避免這種情況，我們將使用synchronized關鍵字到getInstance()方法。 通過這種方式，我們強制每個線程等待其輪流才能進入該方法。 因此，沒有兩個線程會同時進入該方法。 同步帶有價格，它將降低性能，但是如果對getInstance()方法的調用不會給您的應用程序造成實質性開銷，則請忽略它。 另一個解決方法是轉向渴望的實例化方法，如前面的示例所示。

package com.javacodegeeks.patterns.singletonpattern;public class SingletonLazyMultithreaded {private static SingletonLazyMultithreaded sc = null;private SingletonLazyMultithreaded(){}public static synchronized SingletonLazyMultithreaded getInstance(){if(sc==null){sc = new SingletonLazyMultithreaded();}return sc;} }

但是，如果要使用同步，則有另一種稱為“雙重檢查鎖定”的技術可以減少同步的使用。 使用雙重檢查鎖定，我們首先檢查是否創(chuàng)建了實例，如果沒有創(chuàng)建，則進行同步。 這樣，我們只同步第一次。

package com.javacodegeeks.patterns.singletonpattern;public class SingletonLazyDoubleCheck {private volatile static SingletonLazyDoubleCheck sc = null;private SingletonLazyDoubleCheck(){}public static SingletonLazyDoubleCheck getInstance(){if(sc==null){synchronized(SingletonLazyDoubleCheck.class){if(sc==null){sc = new SingletonLazyDoubleCheck();} }}return sc;} }

除此之外，還有其他打破單例模式的方法。

如果該類是Serializable。

如果是可克隆的。

可以通過反思來打破。

同樣，如果該類由多個類加載器加載。

下面的示例說明如何保護您的類免于被多次實例化。

package com.javacodegeeks.patterns.singletonpattern;import java.io.ObjectStreamException; import java.io.Serializable;public class Singleton implements Serializable{private static final long serialVersionUID = -1093810940935189395L;private static Singleton sc = new Singleton();private Singleton(){if(sc!=null){throw new IllegalStateException("Already created.");}}public static Singleton getInstance(){return sc;}private Object readResolve() throws ObjectStreamException{return sc;}private Object writeReplace() throws ObjectStreamException{return sc;}public Object clone() throws CloneNotSupportedException{throw new CloneNotSupportedException("Singleton, cannot be clonned");}private static Class getClass(String classname) throws ClassNotFoundException {ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();if(classLoader == null) classLoader = Singleton.class.getClassLoader();return (classLoader.loadClass(classname));}}

在您的單例類中實現(xiàn)readResolve()和writeReplace()方法，并通過它們返回相同的對象。

您還應該實現(xiàn)clone()方法并引發(fā)異常，以使單例無法被克隆。

構造函數(shù)中的“ if條件”可以防止使用反射多次實例化單例。

為了防止從不同的類加載器實例化單例，可以實現(xiàn)getClass()方法。 上面的getClass()方法將類加載器與當前線程關聯(lián)； 如果該類加載器為null，則該方法使用與加載單例類相同的類加載器。

盡管我們可以使用所有這些技術，但是有一種簡單的方法可以創(chuàng)建單例類。 從JDK 1.5開始，您可以使用枚舉創(chuàng)建單例類。 枚舉常量是隱式靜態(tài)的和最終的，創(chuàng)建后就無法更改其值。

package com.javacodegeeks.patterns.singletonpattern;public class SingletoneEnum {public enum SingleEnum{SINGLETON_ENUM;} }

當您嘗試顯式實例化Enum對象時，將出現(xiàn)編譯時錯誤。 當Enum靜態(tài)加載時，它是線程安全的。 Enum中的clone方法是最終的，可確保枚舉常量永遠不會被克隆。 枚舉本質上是可序列化的，序列化機制可確保不會因反序列化而創(chuàng)建重復的實例。 也禁止使用反射實例化。 這些確保了枚舉實例不存在超出枚舉常量定義的實例。

3.何時使用Singleton

一個類必須完全有一個實例，并且必須可以從眾所周知的訪問點訪問它。

當唯一的實例可以通過子類擴展，并且客戶端應該能夠使用擴展的實例而無需修改其代碼。

4.下載源代碼

這是有關Singleton Pattern的課程。 您可以在此處下載源代碼： SingletonPattern-Project

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2015/09/singleton-design-pattern.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的单例设计模式示例的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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