3.3? 延遲加載的思想

??????? 單例模式的懶漢式實(shí)現(xiàn)方式體現(xiàn)了延遲加載的思想，什么是延遲加載呢？
??????? 通俗點(diǎn)說(shuō)，就是一開(kāi)始不要加載資源或者數(shù)據(jù)，一直等，等到馬上就要使用這個(gè)資源或者數(shù)據(jù)了，躲不過(guò)去了才加載，所以也稱(chēng)Lazy Load，不是懶惰啊，是“延遲加載”，這在實(shí)際開(kāi)發(fā)中是一種很常見(jiàn)的思想，盡可能的節(jié)約資源。
??????? 體現(xiàn)在什么地方呢？看如下代碼：


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3.4? 緩存的思想

??????? 單例模式的懶漢式實(shí)現(xiàn)還體現(xiàn)了緩存的思想，緩存也是實(shí)際開(kāi)發(fā)中非常常見(jiàn)的功能。
??????? 簡(jiǎn)單講就是，如果某些資源或者數(shù)據(jù)會(huì)被頻繁的使用，而這些資源或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)外部，比如數(shù)據(jù)庫(kù)、硬盤(pán)文件等，那么每次操作這些數(shù)據(jù)的時(shí)候都從數(shù)據(jù)庫(kù)或者硬盤(pán)上去獲取，速度會(huì)很慢，會(huì)造成性能問(wèn)題。
??????? 一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方法就是：把這些數(shù)據(jù)緩存到內(nèi)存里面，每次操作的時(shí)候，先到內(nèi)存里面找，看有沒(méi)有這些數(shù)據(jù)，如果有，那么就直接使用，如果沒(méi)有那么就獲取它，并設(shè)置到緩存中，下一次訪問(wèn)的時(shí)候就可以直接從內(nèi)存中獲取了。從而節(jié)省大量的時(shí)間，當(dāng)然，緩存是一種典型的空間換時(shí)間的方案。
??????? 緩存在單例模式的實(shí)現(xiàn)中怎么體現(xiàn)的呢？

?3.5? Java中緩存的基本實(shí)現(xiàn)

??????? 引申一下，看看在Java開(kāi)發(fā)中的緩存的基本實(shí)現(xiàn)，在Java中最常見(jiàn)的一種實(shí)現(xiàn)緩存的方式就是使用Map，基本的步驟是：

• 先到緩存里面查找，看看是否存在需要使用的數(shù)據(jù)
• 如果沒(méi)有找到，那么就創(chuàng)建一個(gè)滿足要求的數(shù)據(jù)，然后把這個(gè)數(shù)據(jù)設(shè)置回到緩存中，以備下次使用
• 如果找到了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，或者是創(chuàng)建了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，那就直接使用這個(gè)數(shù)據(jù)。

?還是看看示例吧，示例代碼如下：

/*** Java中緩存的基本實(shí)現(xiàn)示例*/ public class JavaCache {/*** 緩存數(shù)據(jù)的容器，定義成Map是方便訪問(wèn)，直接根據(jù)Key就可以獲取Value了* key選用String是為了簡(jiǎn)單，方便演示*/private Map<String,Object> map = new HashMap<String,Object>();/*** 從緩存中獲取值* @param key 設(shè)置時(shí)候的key值* @return key對(duì)應(yīng)的Value值*/public Object getValue(String key){//先從緩存里面取值Object obj = map.get(key);//判斷緩存里面是否有值if(obj == null){//如果沒(méi)有，那么就去獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，比如讀取數(shù)據(jù)庫(kù)或者文件//這里只是演示，所以直接寫(xiě)個(gè)假的值obj = key+",value";//把獲取的值設(shè)置回到緩存里面map.put(key, obj);}//如果有值了，就直接返回使用return obj;} }

??????? 這里只是緩存的基本實(shí)現(xiàn)，還有很多功能都沒(méi)有考慮，比如緩存的清除，緩存的同步等等。當(dāng)然，Java的緩存還有很多實(shí)現(xiàn)方式，也是非常復(fù)雜的，現(xiàn)在有很多專(zhuān)業(yè)的緩存框架，更多緩存的知識(shí)，這里就不再去討論了。

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3.6? 利用緩存來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式

??????? 其實(shí)應(yīng)用Java緩存的知識(shí)，也可以變相實(shí)現(xiàn)Singleton模式，算是一個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)吧。每次都先從緩存中取值，只要?jiǎng)?chuàng)建一次對(duì)象實(shí)例過(guò)后，就設(shè)置了緩存的值，那么下次就不用再創(chuàng)建了。
??????? 雖然不是很標(biāo)準(zhǔn)的做法，但是同樣可以實(shí)現(xiàn)單例模式的功能，為了簡(jiǎn)單，先不去考慮多線程的問(wèn)題，示例代碼如下：

/*** 使用緩存來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)單例*/ public class Singleton {/*** 定義一個(gè)缺省的key值，用來(lái)標(biāo)識(shí)在緩存中的存放*/private final static String DEFAULT_KEY = "One";/*** 緩存實(shí)例的容器*/private static Map<String,Singleton> map = new HashMap<String,Singleton>();/*** 私有化構(gòu)造方法*/private Singleton(){//}public static Singleton getInstance(){//先從緩存中獲取Singleton instance = (Singleton)map.get(DEFAULT_KEY);//如果沒(méi)有，就新建一個(gè)，然后設(shè)置回緩存中if(instance==null){instance = new Singleton();map.put(DEFAULT_KEY, instance);}//如果有就直接使用return instance;} }

??????? 是不是也能實(shí)現(xiàn)單例所要求的功能呢？其實(shí)實(shí)現(xiàn)模式的方式有很多種，并不是只有模式的參考實(shí)現(xiàn)所實(shí)現(xiàn)的方式，上面這種也能實(shí)現(xiàn)單例所要求的功能，只不過(guò)實(shí)現(xiàn)比較麻煩，不是太好而已，但在后面擴(kuò)展單例模式的時(shí)候會(huì)有用。
??????? 另外，模式是經(jīng)驗(yàn)的積累，模式的參考實(shí)現(xiàn)并不一定是最優(yōu)的，對(duì)于單例模式，后面會(huì)給大家一些更好的實(shí)現(xiàn)方式。

3.7? 單例模式的優(yōu)缺點(diǎn)

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1：時(shí)間和空間
??????? 比較上面兩種寫(xiě)法：懶漢式是典型的時(shí)間換空間，也就是每次獲取實(shí)例都會(huì)進(jìn)行判斷，看是否需要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例，費(fèi)判斷的時(shí)間，當(dāng)然，如果一直沒(méi)有人使用的話，那就不會(huì)創(chuàng)建實(shí)例，節(jié)約內(nèi)存空間。
??????? 餓漢式是典型的空間換時(shí)間，當(dāng)類(lèi)裝載的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建類(lèi)實(shí)例，不管你用不用，先創(chuàng)建出來(lái)，然后每次調(diào)用的時(shí)候，就不需要再判斷了，節(jié)省了運(yùn)行時(shí)間。

2：線程安全
（1）從線程安全性上講，不加同步的懶漢式是線程不安全的，比如說(shuō)：有兩個(gè)線程，一個(gè)是線程A，一個(gè)是線程B，它們同時(shí)調(diào)用getInstance方法，那就可能導(dǎo)致并發(fā)問(wèn)題。如下示例：

?程序繼續(xù)運(yùn)行，兩個(gè)線程都向前走了一步，如下：

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可能有些朋友會(huì)覺(jué)得文字描述還是不夠直觀，再來(lái)畫(huà)個(gè)圖說(shuō)明一下，如圖4所示：

?????????????????????????????????????????????????????? 圖4? 懶漢式單例的線程問(wèn)題示意圖

??????? 通過(guò)圖4的分解描述，明顯可以看出，當(dāng)A、B線程并發(fā)的情況下，會(huì)創(chuàng)建出兩個(gè)實(shí)例來(lái)，也就是單例的控制在并發(fā)情況下失效了。

（2）餓漢式是線程安全的，因?yàn)樘摂M機(jī)保證了只會(huì)裝載一次，在裝載類(lèi)的時(shí)候是不會(huì)發(fā)生并發(fā)的。

（3）如何實(shí)現(xiàn)懶漢式的線程安全呢？
??????? 當(dāng)然懶漢式也是可以實(shí)現(xiàn)線程安全的，只要加上synchronized即可，如下：

public static synchronized Singleton getInstance(){}

???????? 但是這樣一來(lái)，會(huì)降低整個(gè)訪問(wèn)的速度，而且每次都要判斷，也確實(shí)是稍微慢點(diǎn)。那么有沒(méi)有更好的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？

（4）雙重檢查加鎖
??????? 可以使用“雙重檢查加鎖”的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，就可以既實(shí)現(xiàn)線程安全，又能夠使性能不受到大的影響。那么什么是“雙重檢查加鎖”機(jī)制呢？
??????? 所謂雙重檢查加鎖機(jī)制，指的是：并不是每次進(jìn)入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，進(jìn)入方法過(guò)后，先檢查實(shí)例是否存在，如果不存在才進(jìn)入下面的同步塊，這是第一重檢查。進(jìn)入同步塊過(guò)后，再次檢查實(shí)例是否存在，如果不存在，就在同步的情況下創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，這是第二重檢查。這樣一來(lái)，就只需要同步一次了，從而減少了多次在同步情況下進(jìn)行判斷所浪費(fèi)的時(shí)間。
??????? 雙重檢查加鎖機(jī)制的實(shí)現(xiàn)會(huì)使用一個(gè)關(guān)鍵字volatile，它的意思是：被volatile修飾的變量的值，將不會(huì)被本地線程緩存，所有對(duì)該變量的讀寫(xiě)都是直接操作共享內(nèi)存,從而確保多個(gè)線程能正確的處理該變量。
??????? 注意:在Java1.4及以前版本中，很多JVM對(duì)于volatile關(guān)鍵字的實(shí)現(xiàn)有問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致雙重檢查加鎖的失敗，因此雙重檢查加鎖的機(jī)制只能用在Java5及以上的版本。
??????? 看看代碼可能會(huì)更清楚些，示例代碼如下：

public class Singleton {/*** 對(duì)保存實(shí)例的變量添加volatile的修飾*/private volatile static Singleton instance = null;private Singleton(){ }public static Singleton getInstance(){//先檢查實(shí)例是否存在，如果不存在才進(jìn)入下面的同步塊if(instance == null){//同步塊，線程安全的創(chuàng)建實(shí)例synchronized(Singleton.class){//再次檢查實(shí)例是否存在，如果不存在才真的創(chuàng)建實(shí)例if(instance == null){instance = new Singleton();}}}return instance;} } ??

???????? 這種實(shí)現(xiàn)方式既可使實(shí)現(xiàn)線程安全的創(chuàng)建實(shí)例，又不會(huì)對(duì)性能造成太大的影響，它只是在第一次創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候同步，以后就不需要同步了，從而加快運(yùn)行速度。
???????? 提示：由于volatile關(guān)鍵字可能會(huì)屏蔽掉虛擬機(jī)中一些必要的代碼優(yōu)化，所以運(yùn)行效率并不是很高，因此一般建議，沒(méi)有特別的需要，不要使用。也就是說(shuō)，雖然可以使用雙重加鎖機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)線程安全的單例，但并不建議大量采用，根據(jù)情況來(lái)選用吧。

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未完待續(xù)

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/sjms/archive/2010/08/30/1812303.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的研磨设计模式之 单例模式-3的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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