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23种设计模式(1):单例模式

定义:确保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。

类型:创建类模式

类图:

23种设计模式(1):单例模式

类图知识点:

1.类图分为三部分,依次是类名、属性、方法

2.以<<开头和以>>结尾的为注释信息

3.修饰符+代表public,-代表private,#代表protected,什么都没有代表包可见。

4.带下划线的属性或方法代表是静态的。

5.对类图中对象的关系不熟悉的朋友可以参考文章: 设计模式 中类的关系

单例模式应该是23种设计模式中最简单的一种模式了。它有以下几个要素:

  • 私有的构造方法
  • 指向自己实例的私有静态引用
  • 以自己实例为返回值的静态的公有的方法

单例模式根据实例化对象时机的不同分为两种:一种是饿汉式单例,一种是懒汉式单例。饿汉式单例在单例类被加载时候,就实例化一个对象交给自己的引用;而懒汉式在调用取得实例方法的时候才会实例化对象。代码如下:

饿汉式单例

public class Singleton {       private static Singleton singleton = new Singleton();       private Singleton(){}       public static Singleton getInstance(){           return singleton;       }   }

懒汉式单例

public class Singleton {    private static Singleton singleton;    private Singleton(){}    public static synchronized Singleton getInstance(){     if(singleton==null){      singleton = new Singleton();     }     return singleton;    }   } 

单例模式的优点:

  • 在内存中只有一个对象,节省内存空间。
  • 避免频繁的创建销毁对象,可以提高性能。
  • 避免对共享资源的多重占用。
  • 可以全局访问。

适用场景:由于单例模式的以上优点,所以是编程中用的比较多的一种设计模式。我总结了一下我所知道的适合使用单例模式的场景:

  • 需要频繁实例化然后销毁的对象。
  • 创建对象时耗时过多或者耗资源过多,但又经常用到的对象。
  • 有状态的工具类对象。
  • 频繁访问数据库或文件的对象。
  • 以及其他我没用过的所有要求只有一个对象的场景。

单例模式注意事项:

  • 只能使用单例类提供的方法得到单例对象,不要使用反射,否则将会实例化一个新对象。
  • 不要做断开单例类对象与类中静态引用的危险操作。
  • 多线程使用单例使用共享资源时,注意线程安全问题。

关于java中单例模式的一些争议:

单例模式的对象长时间不用会被jvm垃圾收集器收集吗

看到不少资料中说:如果一个单例对象在内存中长久不用,会被jvm认为是一个垃圾,在执行垃圾收集的时候会被清理掉。对此这个说法,笔者持怀疑态度,笔者本人的观点是: 在hotspot虚拟机1.6版本中,除非人为地断开单例中静态引用到单例对象的联接,否则jvm垃圾收集器是不会回收单例对象的。

对于这个争议,笔者单独写了一篇文章进行讨论,如果您有不同的观点或者有过这方面的经历请进入文章 单例模式讨论篇:单例模式与垃圾收集 参与讨论。

在一个jvm中会出现多个单例吗

在分布式系统、多个类加载器、以及序列化的的情况下,会产生多个单例,这一点是无庸置疑的。那么在同一个jvm中,会不会产生单例呢?使用单例提供的getInstance()方法只能得到同一个单例,除非是使用反射方式,将会得到新的单例。代码如下

Class c = Class.forName(Singleton.class.getName());   Constructor ct = c.getDeclaredConstructor();   ct.setAccessible(true);   Singleton singleton = (Singleton)ct.newInstance();

这样,每次运行都会产生新的单例对象。所以运用单例模式时,一定注意不要使用反射产生新的单例对象。

懒汉式单例线程安全吗

主要是网上的一些说法,懒汉式的单例模式是线程不安全的,即使是在实例化对象的方法上加 synchronized 关键字,也依然是危险的,但是笔者经过编码测试,发现加 synchronized 关键字修饰后,虽然对性能有部分影响,但是却是线程安全的,并不会产生实例化多个对象的情况。

单例模式只有饿汉式和懒汉式两种吗

饿汉式单例和懒汉式单例只是两种比较主流和常用的单例模式方法,从理论上讲,任何可以实现一个类只有一个实例的设计模式,都可以称为单例模式。

  单例类可以被继承吗

饿汉式单例和懒汉式单例由于构造方法是private的,所以他们都是不可继承的,但是其他很多单例模式是可以继承的,例如登记式单例。

饿汉式单例好还是懒汉式单例好

在java中,饿汉式单例要优于懒汉式单例。C++中则一般使用懒汉式单例。

单例模式比较简单,在此就不举例代码演示了。

23种设计模式(1):单例模式

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