你真能說清楚單例模式嗎？
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單例模式.PNG
核心作用
保證一個類只有一個實例，并且提供一個訪問該實例的全局訪問點。
常見應用場景
- Windows的Task Manager（任務管理器）是很典型的單例模式
- Windows的Recycle Bin（回收站）是單例應用。在系統(tǒng)運行中，回收站只維護僅有的一個實例。
- 項目中，讀取配置文件的類，一般也只有一個對象。沒有必要每次使用配置文件數(shù)據(jù)都new一個對象去讀取。
- 網(wǎng)站的計數(shù)器，一般也是采用單例模式實現(xiàn)，否則難以同步。
- 應用程序的日志應用，一般都使用單例模式實現(xiàn)，一般因為共享的日志文件一直處于打開狀態(tài)，只能有一個實例去操作，否則內(nèi)容不好追加。
- 數(shù)據(jù)庫連接池的設計一般也采用單例模式。
- 操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)，也是單例模式實現(xiàn)的具體例子，一個操作系統(tǒng)只能有一個文件系統(tǒng)。
- 在Spring中，每個Bean默認就是單例的，這樣做的優(yōu)點是Spring容器可以管理。
- 在Servlet編程中，每個Servlet也是單例。
- 在Spring MVC框架/struts1框架中，控制器對象也是單例。
單例模式的優(yōu)點
- 由于單例模式只生成一個實例，減少了系統(tǒng)性能開銷，當一個對象的產(chǎn)生需要比較多的資源時，如讀取配置、產(chǎn)生其它依賴對象，則可以在應用啟動時直接產(chǎn)生一個單例對象，然后永久駐留內(nèi)存。
- 單例模式可以在系統(tǒng)設置全局的訪問點，優(yōu)化和共享資源訪問，例如可以設計一個單例類，負責所有數(shù)據(jù)表的映射處理。
常見的五種單例模式實現(xiàn)方式
- 餓漢式（線程安全，調用效率高。但是，不能延時加載）
- 懶漢式（線程安全，調用效率不高。但是，可以延時加載）
- 雙重檢測鎖式（由于指令重排，在多線程環(huán)境下可能出現(xiàn)引用不空，但對象未初始化。不建議使用。）
- 靜態(tài)內(nèi)部類式（線程安全、調用效率高，可以延時加載）
- 枚舉單例（線程安全，調用效率高，不能延時加載）
如何選用？
- 單例對象占用資源少，不需要延時加載：枚舉式 好于餓漢式
- 單例對象占用資源大，需要延時加載：靜態(tài)內(nèi)部類式，好于懶漢式
代碼示例
餓漢式
package com.liu.singleton;
/**
* 測試餓漢式單例模式
*
* @author Steve
*
*/
public class SingletonDemo01 {
//類初始化時，立即加載（沒有延時加載的優(yōu)勢）。加載類時是線程安全的。
private static SingletonDemo01 instance = new SingletonDemo01();
private SingletonDemo01() {
//避免使用反射調用構造器時創(chuàng)建新的對象
if (instance !=null) {
throw new RuntimeException("請使用getInstance方法獲取對象" );
}
}
//方法沒有同步，調用效率高
public static SingletonDemo01 getInstance() {
return instance ;
}
// 反序列化時，如果定義了該方法，則直接返回此方法指定的對象，不會再單獨創(chuàng)建對象
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance ;
}
}
懶漢式
package com.liu.singleton;
/**
* 測試懶漢式單例模式
*
* @author Steve
*
*/
public class SingletonDemo02 {
private static SingletonDemo02 instance ;
private SingletonDemo02() {
//避免使用反射調用構造器時創(chuàng)建新的對象
if (instance !=null) {
throw new RuntimeException("請使用getInstance方法獲取對象" );
}
}
public static synchronized SingletonDemo02 getInstance() {
if (null == instance) {
instance = new SingletonDemo02 ();
}
return instance ;
}
// 反序列化時，如果定義了該方法，則直接返回此方法指定的對象，不會再單獨創(chuàng)建對象
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance ;
}
}
雙重檢查鎖式
package com.liu.singleton;
/**
* 雙重檢查鎖實現(xiàn)單例模式
*
* @author Steve
*
*/
public class SingletonDemo03 {
private static SingletonDemo03 instance = null;
private SingletonDemo03() {
//避免使用反射調用構造器時創(chuàng)建新的對象
if (instance !=null) {
throw new RuntimeException("請使用getInstance方法獲取對象" );
}
}
public static SingletonDemo03 getInstance() {
if (null == instance) {
SingletonDemo03 sc;
synchronized (SingletonDemo03.class) {
sc = instance;
if (sc == null ) {
synchronized (SingletonDemo03.class) {
if (sc == null ) {
sc = new SingletonDemo03();
}
}
instance = sc;
}
}
}
return instance ;
}
// 反序列化時，如果定義了該方法，則直接返回此方法指定的對象，不會再單獨創(chuàng)建對象
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance ;
}
}
靜態(tài)內(nèi)部類式
package com.liu.singleton;
/**
* 靜態(tài)內(nèi)部類實現(xiàn)單例模式
*
* 外部類沒有static屬性，則不會像餓漢式那樣立即加載對象
*
* 只有真正調用getInstance(),才會加載靜態(tài)內(nèi)部類。加載類時是線程安全的，由JVM保證。
*
* instance是static final類型，保證了在內(nèi)存中只有這樣一個實例存在，而且只能被賦值一次，從而保證了線程安全性。
*
* 兼?zhèn)淞瞬l(fā)高效調用和延遲加載的優(yōu)勢
*
* @author Steve
*
*/
public class SingletonDemo04 {
private static class SingletonClassInstance {
private static final SingletonDemo04 instance = new SingletonDemo04();
}
public static SingletonDemo04 getInstance() {
return SingletonClassInstance.instance;
}
private SingletonDemo04() {
//避免使用反射調用構造器時創(chuàng)建新的對象
if (instance !=null) {
throw new RuntimeException("請使用getInstance方法獲取對象" );
}
}
// 反序列化時，如果定義了該方法，則直接返回此方法指定的對象，不會再單獨創(chuàng)建對象
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return SingletonClassInstance.instance ;
}
}
枚舉式
package com.liu.singleton;
/**
* 使用枚舉實現(xiàn)單例模式
*
* 優(yōu)點：實現(xiàn)簡單、枚舉本身是單例模式。由JVM從根本上提供保障，避免通過反射和反序列化創(chuàng)建對象的漏洞
*
* 缺點：無延遲加載
*
* @author Steve
*
*/
public enum SingletonDemo05 {
/**
* 這個枚舉元素，本身就是單例的
*/
INSTANCE;
/**
* 添加自己需要的操作
*/
public void singletonOperation() {
}
}
多線程測試各種實現(xiàn)方式的效率
package com.liu.singleton;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* 使用CountDownLatch測試多線程環(huán)境下各個單例模式實現(xiàn)方式的效率
*
* @author Steve
*
*/
public class Client3 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
int threadNum = 10;
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadNum);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
Object o = SingletonDemo01.getInstance();
}
countDownLatch.countDown();
}
}).start();
}
countDownLatch.await(); // main線程阻塞，知道計數(shù)器值變?yōu)?，才會繼續(xù)往下執(zhí)行
long end = System.currentTimeMillis();
System. out.println("總耗時：" + (end - start));
}
}
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