Java單例模式的深入了解

第Java單例模式的深入了解實際上，這些原則的目的只有一個：降低對象之間的耦合，增加程序的可復用性、可擴展性和可維護性。

記憶口訣：訪問加限制，函數(shù)要節(jié)儉，依賴不允許，動態(tài)加接口，父類要抽象，擴展不更改。

在程序設計時，我們應該將程序功能最小化，每個類只干一件事。若有類似功能基礎之上添加新功能，則要合理使用繼承。對于多方法的調(diào)用，要會運用接口，同時合理設置接口功能與數(shù)量。最后類與類之間做到低耦合高內(nèi)聚。

二、單利模式

1.1、單例模式的相關定義

指一個類只有一個實例，且該類能自行創(chuàng)建這個實例的一種模式。例如，Windows中只能打開一個任務管理器，這樣可以避免因打開多個任務管理器窗口而造成內(nèi)存資源的浪費，或出現(xiàn)各個窗口顯示內(nèi)容的不一致等錯誤。

單利模式三個特點

單例類只有一個實例對象；

該單例對象必須由單例類自行創(chuàng)建；

單例類對外提供一個訪問該單例的全局訪問點。

單例模式的優(yōu)點

單例模式可以保證內(nèi)存里只有一個實例，減少了內(nèi)存的開銷。

可以避免對資源的多重占用。

單例模式設置全局訪問點，可以優(yōu)化和共享資源的訪問。

單例模式的缺點：

單例模式一般沒有接口，擴展困難。如果要擴展，則除了修改原來的代碼，沒有第二種途徑，違背開閉原則。

在并發(fā)測試中，單例模式不利于代碼調(diào)試。在調(diào)試過程中，如果單例中的代碼沒有執(zhí)行完，也不能模擬生成一個新的對象。

單例模式的功能代碼通常寫在一個類中，如果功能設計不合理，則很容易違背單一職責原則。

單例模式的應用場景

需要頻繁創(chuàng)建的一些類，使用單例可以降低系統(tǒng)的內(nèi)存壓力，減少GC。

某類只要求生成一個對象的時候，如一個班中的班長、每個人的身份證號等。

某些類創(chuàng)建實例時占用資源較多，或?qū)嵗臅r較長，且經(jīng)常使用。

某類需要頻繁實例化，而創(chuàng)建的對象又頻繁被銷毀的時候，如多線程的線程池、網(wǎng)絡連接池等。

頻繁訪問數(shù)據(jù)庫或文件的對象。

對于一些控制硬件級別的操作，或者從系統(tǒng)上來講應當是單一控制邏輯的操作，如果有多個實例，則系統(tǒng)會完全亂套。

當對象需要被共享的場合。由于單例模式只允許創(chuàng)建一個對象，共享該對象可以節(jié)省內(nèi)存，并加快對象訪問速度。如Web中的配置對象、數(shù)據(jù)庫的連接池等。

1.2、單利模式的結(jié)構(gòu)

單例類：包含一個實例且能自行創(chuàng)建這個實例的類。

訪問類：使用單例的類。

2.1單利模式的實現(xiàn)方式一：懶漢式

該模式的特點是類加載時沒有生成單例，只有當?shù)谝淮握{(diào)用getlnstance方法時才去創(chuàng)建這個單例。

代碼：

publicclassLazySingleton{

//構(gòu)造器私有,堵死了外界利用new創(chuàng)建此類對象的可能

privateLazySingleton(){

System.out.println(yese

//提供對象，是外界獲取本類對象的唯一全局訪問點

privatestaticLazySingletonlazySingleton;

publicstaticLazySingletongetInstance(){

//如果對象不存在，就new一個新的對象，否則返回已有的對象

if(lazySingleton==null){

lazySingleton=newLazySingleton();

returnlazySingleton;

}

@Test

publicvoidtestLazy(){

LazySingletonl1=LazySingleton.getInstance();

LazySingletonl2=LazySingleton.getInstance();

System.out.println(l1+\n+l2);

System.out.println(l1==l2);

}

測試結(jié)果：

com.singletonPattern.LazySingleton@78e03bb5

com.singletonPattern.LazySingleton@78e03bb5

true

該代碼很顯然是不適合多線程模式的，這時候就需要給單例模式的對象加上一把鎖

classLazySingleton2{

//構(gòu)造器私有,堵死了外界利用new創(chuàng)建此類對象的可能

privateLazySingleton2(){

System.out.println(s2

//提供對象，是外界獲取本類對象的唯一全局訪問點

privatestaticLazySingleton2lazySingleton2;

publicstaticLazySingleton2getInstance(){

//如果對象不存在，就new一個新的對象，否則返回已有的對象

if(lazySingleton2==null){

synchronized(LazySingleton2.class){

if(lazySingleton2==null){

lazySingleton2=newLazySingleton2();

returnlazySingleton2;

}

這時還有一個問題，就是在創(chuàng)建一個對象時，在JVM中會經(jīng)過三步：

（1）為對象分配內(nèi)存空間

（2）初始化該對象

（3）將該對象指向分配好的內(nèi)存空間

那么在執(zhí)行我們這個多線程代碼的過程中，有可能他不按照這三部的順序走，那么就會導致一個指令重排的問題，解決此問題的方法就是加關鍵字volatile

classLazySingleton3{

//構(gòu)造器私有,堵死了外界利用new創(chuàng)建此類對象的可能

privateLazySingleton3(){

//提供對象，是外界獲取本類對象的唯一全局訪問點

privatevolatilestaticLazySingleton3lazySingleton3;

publicstaticLazySingleton3getInstance(){

//如果對象不存在，就new一個新的對象，否則返回已有的對象

if(lazySingleton3==null){

synchronized(LazySingleton3.class){

if(lazySingleton3==null){

lazySingleton3=newLazySingleton3();

returnlazySingleton3;

}

最后我們還可以去解決一下反射來破壞單利模式

classLazySingleton4{

//提供變量，控制反射

publicstaticbooleans=false;

//構(gòu)造器私有,堵死了外界利用new創(chuàng)建此類對象的可能

privateLazySingleton4(){

if(s==false){

//當?shù)谝粋€對象成功獲取之后，第二個對象就不能通過反射獲取了

s=true;

}else{

thrownewRuntimeException(不要用反射破壞異常

//提供對象，是外界獲取本類對象的唯一全局訪問點

privatevolatilestaticLazySingleton4lazySingleton4;

publicstaticLazySingleton4getInstance(){

//如果對象不存在，就new一個新的對象，否則返回已有的對象

if(lazySingleton4==null){

synchronized(LazySingleton4.class){

if(lazySingleton4==null){

lazySingleton4=newLazySingleton4();

returnlazySingleton4;

}

volatile，synchronized這兩個關鍵字就能保證線程安全，但是每次訪問時都要同步，會影響性能，且消耗更多的資源，這是懶漢式單例的缺點。

2.2單利模式的實現(xiàn)方式一：餓漢式

該模式的特點是類一旦加載就創(chuàng)建一個單例，保證在調(diào)用getInstance方法之前單例已經(jīng)存在了。

代碼：

publicclassHungrySingleton{

privatestaticfinalHungrySingletoninstance=newHungrySingleton();

privateHung