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简单易懂设计模式 之 单例模式

《简单易懂设计模式 之 单例模式》

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概念介绍

单例模式概念并不复杂,其核心在于这个“单”字,全局只有一个,无法创建多余一个的示例;单例模式在实际使用中很常见,是一种简单却实用的设计模式

使用场景

什么时候需要用到单例模式呢?我认为主要有两种情况

  1. 最好只有一个实例,即某个类在全局中只需要一个实例即可满足需求,再创建多余的实例既无必要,也浪费资源,如一个全局的日志类,或者Spring管理下的Bean默认也是单例
  2. 应该只有一个实例,即某个类的实例不应该超过一个,否则有可能会产生问题,如一个数据库连接池,全局就只应该只有一个

总体来说,当某个类的实体类最好或应该只有一个实例的时候,就应该考虑使用单例模式进行代码组织

代码示例

单例模式比较常用的形式有两种:饥汉模式与懒汉模式。这两种模式的共同点在于都是通过私有化构造方法来限制实例的创建,它们的主要区别在于实例是预加载还是懒加载,一般来说建议使用懒加载的形式,毕竟有助于节省资源,提升效率;另外还有一种创建单例的形式,大家可能经常会用到,但不一定意识到自己其实写了个单例,即:Java的枚举,其实Java的枚举是通过公有的静态final域为每个枚举常量导出实例的类,同时因为没有可以访问的构造器,所以枚举类型也就等价于final

  1. 饥汉模式(预加载)
public class EagerSingleton {
     private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
    
     private EagerSingleton(){}
    
     public static EagerSingleton getInstance() {
          return instance;
     }
}
  1. 懒汉模式(懒加载)
public class LazySingleton {
     private volatile static LazySingleton instance;
    
     private LazySingleton(){}
    
     public static LazySingleton getInstance() {
          if(instance == null){
               synchronized(LazySingleton.class){
                    if(instance == null){
                         instance = new LazySingleton();
                    }
               }
          }
          return instance;
     }
}

在上述代码示例的懒汉模式中,使用了DCL(Double checked Locking),个人认为这其实是一种不好的形式,假如不在instance实例前增加volatile声明,那么将有可能会导致错误,即会导致:unsafe publication,什么意思呢,即在第一次check时,即便instance不是空,但是也有可能此时的instance还未初始化完全,数据是不完整的,或错的,而使用volatile在java 5.0之后虽然确实能避免这样的问题,但是使得代码形式显得比较繁琐,同时DCL的主要目的在于尽量减少同步带来的性能损耗,殊不知这种优化基本可以忽略不计,所以我建议一般采用下面简单的写法即可

public class RegularSingleton {
    private static RegularSingleton instance;

    private RegularSingleton(){}

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

一个synchronized关键字即可,不需要volatile,亦不需DCL

  1. 枚举
public enum ManKind {
    MAN, WOMAN
}

应用实例

  1. java.lang.Runtime#getRuntime()
  2. java.awt.Desktop#getDesktop()
  3. java.lang.System#getSecurityManager()
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