【秒懂设计模式】单例设计模式
?秒懂設計模式——單例設計模式
（三）單例設計模式
1.先解釋一下，什么是單例模式呢？
在Java中是這樣定義的：“一個類有且僅有一個實例，并且自行實例化向整個系統提供。”
顯然從單例模式的定義中，我們可以發現它有三個要點：
①某個類只能有一個實例；
②它必須自行創建這個實例；
③它必須自行向整個系統提供這個實例。
2.要滿足這三個要點，應該如何實現呢？下面讓我們來逐條分析：
①如何保證某個類只能有一個實例？
讓我先來想一下，一個類的對象是如何創建的呢？答案是：一個類的對象的產生是由類構造函數來完成。那么，我們是不是可以通過私有類構造函數來實現呢？
②如何保證類定義中含有一個該類的靜態私有對象？
這個就很簡單了，讓單例類自己創建自己的唯一實例。
③如何保證它自行向整個系統提供這個實例？
這個也不難，對外提供獲取此對象的靜態方法即可。
3.單例模式分為幾種呢？
①懶漢式，線程不安全；
②懶漢式，線程安全；
③餓漢式；
④雙檢鎖/雙重校驗鎖（DCL，即 double-checked locking）；
⑤登記式/靜態內部類；
⑥枚舉式；
下面仍然通過一個故事，逐一介紹這幾種類型的單例模式，并且在最后，還會分析一下他們的性能差異。
【講故事】某野雞大學（類），只有一個學生會主席（唯一對象，自行實例化），還是一個漂亮妹子叫“M蓉”，其他附近野鴨大學的學長都喜歡請她去自己宿舍，連夜補習英語（向整個系統提供實例）。
（1）懶漢式，線程不安全
先解釋一下為什么叫懶漢式：“懶”顧名思義就是延遲，懶漢式就是指，只有在獲取此單例對象時，才會去創建此對象。
【Java代碼】
①創建一個單例模式的類。
package com.liyan.lazy; /*** 懶漢式的M蓉（線程不安全）* <p>Title: LazyMRong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午2:00:44*/ public class LazyMRong {//1.私有空參構造，防止別人創建private LazyMRong(){}//2.自己創建自己的唯一實例private static LazyMRong lazyMRong ;//3.對外提供獲取此對象的靜態方法public static LazyMRong getLazyMRong() {if (lazyMRong == null) {//懶漢式意味著，只有你在想獲取時，才創建此對象return new LazyMRong();}return lazyMRong;}public void teachEnglish() {System.out.println("連夜補習外語！");} }
②創建外部訪問
package com.liyan.lazy; /*** S喆請M蓉補習外語* <p>Title: SZhe</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午2:15:23*/ public class SZhe {public static void main(String[] args) {//通過靜態方法，獲取到單例對象LazyMRong lazyMRong = LazyMRong.getLazyMRong();//調用補習外語方法lazyMRong.teachEnglish();} }
分析：首先懶漢式肯定是延遲初始化的，但是不支持多線程。因為沒有加鎖synchronized，所以有些資料上認為，從嚴格意義上講，它并不算單例模式。
（2）懶漢式，線程安全
這個跟上面的懶漢式，線程不安全，唯一的區別就是：在獲取單例類的靜態方法上，加上了synchronized關鍵字進行修飾；
package com.liyan.lazy; /*** 懶漢式的M蓉（線程安全）* <p>Title: LazyMRong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午2:00:44*/ public class LazyMRong {//1.私有空參構造，防止別人創建private LazyMRong(){}//2.聲明自己的唯一實例，先不實例化private static LazyMRong lazyMRong ;//3.對外提供獲取此對象的靜態方法public synchronized static LazyMRong getLazyMRong() {if (lazyMRong == null) {//懶漢式意味著，只有你在想獲取時，才創建此對象return new LazyMRong();}return lazyMRong;}public void teachEnglish() {System.out.println("連夜補習外語！");} }
（3）餓漢式分析：毋庸置疑，它是延遲初始化的，能夠在多線程中很好的工作，同時在第一次調用時，才進行初始化，避免了內存的浪費。但是加了synchronized 鎖機制，所以效率很低。
先解釋一下為什么叫餓漢式：“餓”意味著“著急”，餓漢式就是指，不管單例對象有沒有外部訪問，先實例化再說。
【Java代碼】餓漢式的M蓉
package com.liyan.hungry; /*** 餓漢式的M蓉（線程安全）* <p>Title: HungryMRong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午3:02:18*/ public class HungryMRong {//1.私有空參構造，防止別人創建private HungryMRong(){}//2.創建自己的唯一對象，并直接實例化（餓漢式，因為餓著急，不管三七二十一，直接實例化）private static HungryMRong hungryMRong = new HungryMRong();//3.對外提供獲取此對象的靜態方法public static HungryMRong getHungryMRong() {return hungryMRong;} }
（4）雙重檢查鎖（DCL，即 double-checked locking）分析：顯然餓漢式，不懶，所以沒有延遲初始化，同時它基于 classloder 機制，而沒用加鎖的方式，所以既避免了多線程的同步問題，又使得執行效率得到提高。但是，因為它在類加載時就初始化，所以會造成內存的浪費。
先解釋一下為什么叫雙重檢查鎖：顧名思義，會涉及到兩把鎖：
①進入方法過后，先檢查實例是否存在，如果不存在才進入下面的同步塊；
②進入同步塊后，再次檢查實例是否存在，如果不存在，就在同步的情況下創建該實例。
【Java代碼】雙重檢查鎖的M蓉
package com.liyan.dcl; /*** DCL雙重檢查鎖的單例模式的M蓉* <p>Title: DCLMrong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午4:54:30*/ public class DCLMrong {//1.私有空參構造，防止別人創建private DCLMrong (){}//2.聲明唯一的單例對象；注意這里用到了volatile關鍵字！private volatile static DCLMrong dclMrong ;//3.對外提供獲取此對象的靜態方法public static CLMrong getDclMrong() {//第一把鎖：先檢查實例是否存在，如果不存在才進入下面的同步塊；if (dclMrong == null) {synchronized (DCLMrong.class) {//第二把鎖：再次檢查實例是否存在，如果不存在，就在同步的情況下創建一個實例。if (dclMrong == null) {return new DCLMrong();}}}return dclMrong;} }
分析：這種方式采用雙鎖機制，安全且在多線程情況下能保持高性能。說明：?雙重檢查加鎖機制的實現會使用一個關鍵字volatile，它的意思是：被volatile修飾的變量的值，將不會被本地線程緩存，所有對該變量的讀寫都是直接操作共享內存，從而確保多個線程能正確的處理該變量。
（5）登記式/靜態內部類
先解釋一下為什么叫登記式：見名知意，想要獲取某單例對象，沒登記的必須先登記，然后才能獲取。此時我們還需要一個登記簿（Map集合），當然，這個登記簿可以記錄一堆單例對象，而不僅僅是一個。
這個模式確實復雜了一些，而且很多網上的例子也是覺得有所不妥，我根據個人理解，寫了如下的代碼，如果各位看官覺得也有疑問，歡迎留言討論。
【Java代碼】
①創建登記式單例模式類
package com.liyan.register; import java.util.HashMap; import java.util.Map; /*** 登記式單例模式* <p>Title: RegisterMrong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午6:38:22*/ public class RegSingleton {//1.私有空參構造，防止別人創建private RegSingleton(){}//2.創建一個登記簿，在靜態代碼塊中創建自己的唯一對象private static Map<String, RegSingleton> map = new HashMap<String, RegSingleton>(0); //在登記簿上登記private static void singletonHolder(String name) {if(name==null){ name="RegSingleton"; } RegSingleton singleton = new RegSingleton(); //利用反射獲取類名，并作為map集合的keymap.put(name, singleton);System.out.println("已將"+ name +"記錄到登記簿！");}//3.對外提供獲取此對象的靜態方法public static RegSingleton getInstance(String name){ if(name==null){ name="RegSingleton"; System.out.println("名字為空，自動找RegSingleton！");} //查詢登記簿上是否登記過if(map.get(name)==null){ System.out.println("名字"+name+"未在登記簿中登記！");try { //如果沒有登記過，則先進行登記System.out.println("名字"+name+"開始在登記簿中登記！");RegSingleton.singletonHolder(name);//登記之后再返回該對象System.out.println("名字"+name+"已經登記完成！");return map.get(name);} catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }else {//如果登記過，直接返回該單實例System.out.println("名字"+name+"之前在登記簿中登記過了！");return map.get(name); }return null;} public void teachEnglish() {System.out.println("連夜補習外語！");} }
②創建外部訪問
package com.liyan.register; /*** S喆請M蓉補習外語* <p>Title: SZhe</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午2:15:23*/ public class SZhe {public static void main(String[] args) {RegSingleton mrong = RegSingleton.getInstance("Mrong");mrong.teachEnglish();} }
③結果
名字Mrong未在登記簿中登記！ 名字Mrong開始在登記簿中登記！ 已將Mrong記錄到登記簿！ 名字Mrong已經登記完成！ 連夜補習外語！
①相同點：都利用ClassLoder機制，來保證初始化時只有一個線程。分析：主要是比較一下，登記模式和雙重檢驗鎖式有何異同？
②不同點：雙重檢驗鎖式在類一被裝載是就被初始化了，所以它沒有延遲的效果；而登記模式，只有再主動調用獲取該對象的靜態方法時，才被初始化，所以它有延遲效果。
（6）枚舉式
先解釋一下為什么叫枚舉式：不僅能避免多線程同步問題，而且還自動支持序列化機制，防止反序列化重新創建新的對象，絕對防止多次實例化。不過，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用這種方式寫不免讓人感覺生疏，但是《Effective Java》一書中的話有這樣一段很經典的話：“單元素的枚舉類型已經成為實現Singleton的最佳方法！”
【Java代碼】枚舉單例模式的M蓉
package com.liyan.enummodel; /*** 枚舉單例模式的M蓉* <p>Title: EnumMrong</p> * @author Liyan * @date 2017年4月27日 下午9:23:59*/ public class EnumMrong {//1.私有空參構造，防止別人創建private EnumMrong() {}//2.申明自己的唯一對象public static EnumMrong getInstance() {return Singleton.INSTANCE.getInstance();}//3.對外提供獲取此對象的靜態方法private static enum Singleton {INSTANCE;private EnumMrong singleton;//在構造方法中實例化對象，保證只調用一次private Singleton() {singleton = new EnumMrong();}public EnumMrong getInstance() {return singleton;}} }
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的【秒懂设计模式】单例设计模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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