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本篇内容主要讲解“怎么实现Java单例模式”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“怎么实现Java单例模式”吧!
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单例模式(Singleton Pattern)是一个比较简单的设计模式,属于创建型模式。其定义为
确保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
在系统中,单例模式要求一个单例对象只能有一个实例,这类对象如果有多个实例就可能会产生一些问题,如:资源消耗过多,处理结果不一致等,一般单例会有以下使用场景
生成唯一 序列号
整个项目的共享访问点或共享数据,如Web页面计数器
创建一个对象实例需要消耗过多资源,如I/O和数据库连接等
在Java中,一个单例对象在一个JVM中,只会有一个实例存在。以下是单例模式结构图
有一个该单例对象的静态成员变量
私有的构造函数,只能被自身实例化
提供一个静态公共方法实例化对象,并访问该对象实例
单例模式有两种实现方式:
饿汉式
懒汉式(延迟加载)
/** * 饿汉式单例 */ public class Singleton1 { // 静态成员变量,在静态初始化时便实例化对象 private static final Singleton1 singleton = new Singleton1(); // 构造私有 private Singleton1(){ } public static Singleton1 getSingletonInstance(){ return singleton; } }
饿汉式指的是,在类加载的时候便实例化了该单例对象,不管有没有使用,先创建了再说。这种方式是可以保证线程安全的,但是如果该对象一直没有被使用,就浪费了空间资源。
但是对于一些空间占用较大、或是只在某些特定场景才使用的单例,我们会想要在第一次使用的时候才去实例化,这时,就需要懒汉式的延迟加载
/** * 懒汉式单例(非线程安全) */ public class Singleton2 { private static Singleton2 singleton; private Singleton2(){} // 获取实例 public static Singleton2 getSingletonInstance(){ if(singleton == null){ singleton = new Singleton2(); } return singleton; } }
从上面代码可以看出,懒汉式与饿汉式在于单例对象的创建时机。饿汉式是在类加载时便实例化对象,调用时无须判断直接返回即可;而懒汉式是在第一次调用时实例化,并且每次调用都需要判断是否已经实例化
但是上面的这种方式在多线程下是不安全的,多个线程同时访问getSingletonInstance()
时,可能会创建多个实例,便不再是单例了。那怎么解决线程安全的问题呢?首先我们可能会想到对getSingletonInstance()
方法加上synchronized关键字
/** * 懒汉式单例(synchronized关键字线程安全) */ public class Singleton3 { private static Singleton3 singleton; private Singleton3(){} // 获取实例 public static synchronized Singleton3 getSingletonInstance(){ if(singleton == null){ singleton = new Singleton3(); } return singleton; } }
getSingletonInstance()
方法加上了同步锁,增加了获取实例的时间消耗,且在多线程下可能会发生阻塞。但其实我们并不想每次获取实例的时候都去加上锁,只是想在第一次调用创建对象时保证线程安全即可
对getSingletonInstance()
方法加上锁,确实能保证线程安全,却存在性能的问题。是不是要必要对整个方法加锁?还是当我检查到实例还没有创建,才去同步
**双重校验锁(double-checked locking,DCL)**是能解决这个问题的
/** * 双重校验锁(double-checked locking,DCL) */ public class Singleton4 { /** * 成员变量这里会加上关键字 volatile,目的是为了防止指令重排序 */ private static volatile Singleton4 singleton; private Singleton4(){} // 获取实例 public static Singleton4 getSingletonInstance(){ // 第一次校验,没有实例化才进入同步代码块 if(singleton == null){ synchronized (Singleton4.class){ // 进入同步代码块后,再判断,如果为空才创建实例 if(singleton == null){ singleton = new Singleton4(); } } } return singleton; } }
不对方法加上锁,只对创建实例的代码加锁即可。方法中会有两次判空的操作,第一次是为了不必要的同步,为null才进入同步代码块,第二次是进入同步代码块后判断为null才创建实例
注意:这里的成员变量加上了volatile关键字
使用volatile可以保证数据的可见性,不过synchronized也是能保证同步数据的可见性的,这里使用volatile更多的目的是为了禁止Java指令重排序
/** * 静态内部类 */ public class Singleton5 { private Singleton5(){} // 获取实例 public static Singleton5 getSingletonInstance(){ return SingletonHolder.SINGLETON; } /** * 内部类,JVM在类加载的时候,是互斥的,可以保证线程安全 */ private static class SingletonHolder{ private static final Singleton5 SINGLETON = new Singleton5(); } }
JVM在类加载的时候是会保证数据同步的,我们可以通过内部类来创建单例对象。第一次加载Singleton5时并不会加载内部类,不去使用内部类的时候,该内部类就不会加载。只有第一次调用getSingletonInstance()
方法,会去加载内部类并实例化单例对象,这样就可以做到延迟加载和线程安全了
使用枚举方式来实现单例是非常简洁的,支持序列化机制,绝对防止多次实例化
/** * 枚举方式 */ public enum Singleton6 { /** * 枚举方式实现单例 */ SINGLETON; public void handle() { // to do something } }
该单例的使用方法
public class SingletonDemo { @Test public void test(){ // 枚举方式 Singleton6 singleton = Singleton6.SINGLETON; singleton.handle(); } }
到此,相信大家对“怎么实现Java单例模式”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是创新互联网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!