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设计模式之第1章-单例模式(Java实现)

发布时间: 更新时间: 总字数:1531 阅读时间:4m 作者: 分享

Ensure a class has only one instance,and provide a global point of access to it.(确保其某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。)

单例模式介绍

单例模式的通用类图如下:

Singleton类称为单例类,通过使用private的构造函数确保了在一个应用中只产生一个实例,并且是自行实例化的。

单例模式分析

做人,哦不,做模式不能自满,所以先谈谈我的缺点,我的缺点如下:

  • 我一般没有接口,扩展很困难,如果想扩展的话,除了修改代码基本上没有第二种方式。当然了,特殊情况下,我也可以实现接口、被继承等,这个需要你们自行判断。
  • 测试不便。在并行开发中,如果你们没有把我完成,那么是没有办法进行测试的。
  • 还有一点,我与单一职责原则也有冲突,一个类本应实现一个逻辑,不该关心是否是单例的,是不是要单例取决于环境,但是我把单例和业务逻辑融合在一个类中了。

终于该说优点了~挺好了,比缺点可是要多的说:

  • 对唯一实例的受控访问。由于我的类封装了我唯一的实例,所以可以严格控制用户以及何时访问它。
  • 缩小名空间。我可以避免那些存储唯一实例的全局变量污染名空间。
  • 允许对操作和表示的精化。
  • 允许可变数目的实例。
  • 比类操作更灵活。


单例模式之实现

俗话说,说的比唱的好听。为了证明我唱的也很好听,接下来我就以人类的一夫一妻制来具体讲解一下如何实现我的模式~一夫一妻制又称作”单偶婚“,“个体婚”,据说一夫一妻制起源于秦始皇统一天下之后,自大秦一统天下,中国酒实行了一夫一妻制,尤其是在汉朝“罢黜百家,独尊儒术”开始,古人严格执行了这一制度blablabla…(此处省略n字)。咳咳,跑题了,我们接着谈一夫一妻制,哦不,单例模式,首先得有个妻子类:

public class Wife{

    private static final Wife wife = new Wife();
    private Wife(){

    }
    public static Wife getInstance(){
        return wife;
    }
    public static void say(){
        System.out.println("I am Y's wife!");
    }
}

通过定义一个私有访问权限的构造函数,可以避免被其他类new出来一个对象,而Wife自己可以new一个对象出来,其他的类对该类的访问可以通过getInstance获得一个对象。妻子有了,老公Y自然要出场了,其类代码如下:

public class Y{
    public static void main(String[] args) {
        for (int day=0; day<3;day++ ) {
            Wife wife = Wife.getInstance();
            wife.say();
        }
    }
}    

运行结果如下:

I am Y's wife!

I am Y's wife!

I am Y's wife!

单例模式之优化OR问题

有人嫌这样麻烦,因为无论是都使用这个类,都会创建一个instance对象,如果创建这个很耗时,比如需要连接10**9(python的10的9次方写法)次数据库,并且还不一定使用,那该这么办?于是乎有“聪明人”想到如下的方法: 

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}

    public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
        instance = new Singleton();
    }
    return instance;
    }
}

是不是感觉很不错,很好?这个是传说中的懒汉模式其实这个有个很大的问题,如果是高并发情况下,可能A线程在创建实例,但是还没获取对象,B此时也在执行,判断也为真,所以又获得一个对象,如此下去,你的妻子会越来越多!没办法了么?不,当然有,且往下看:

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

这种写法确实解决了问题,但是效率么,啧啧,99%情况下不需要同步我会告诉你么?

奇技淫巧:单例模式之反射实现

public class Singleton{
    private static Singleton singleton;
    static{
        try{
            class cl = class.forName(Singleton.class.getName());
            //获得无参构造
            Constructor con = cl.getDeclaredConstructor();
            //设置无参构造是可访问的
            con.setAccessible(true);
            //产生一个实例对象
            singleton = (Singleton)con.newInstance();
        }
        catch(Exception e)
        {
            
        }
    }

    public static Singleton getSingleton(){
        return singleton;
    }
}

通过获得类构造,然后设置访问权限,生成一个对象,然后提供外部访问,保证内存对象单一。

奇技淫巧:单例模式之枚举类型实现

其实,从Java1.5发行版起,实现Singleton还有一种方法,只需要编写一个包含单个元素的枚举类型:

//Enum singleton - the preferred approach
public enum Singleton{

    INSTANCE;

}

这种方法在功能上与公有域方法相近,但是它更为简洁,无偿的提供了序列化机制,绝对防止多次实例化,即使是在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候。虽然此方法未被采用,但是单元素的枚举类型已经成为了实现Singleton的最佳方法。

完毕。

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