《Head First设计模式》读书笔记06 单件模式 Singleton Pattern

单件模式 Singleton Pattern

　　类只存在一个实例，即只可以创建一个对象。

　　有一些类如果创造出多个对象就会导致许多问题的产生，如程序的行为异常、资源使用过量，或者是不一致的结果。

　　单件模式常常被用来管理共享的资源，例如数据库连接或者线程池。

　　单件模式的实现是通过private构造函数，类中含有一个静态方法getInstance()，调用这个方法可以创建并返回唯一的对象，也可能返回的是已经创建好的对象。

单件模式的简要定义

　　单件模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

单件模式的实现

　　单件模式，首先要限制从外部创建对象，所以将构造方法声明为私有private，这样就只能在类内部调用构造函数。

　　如何调用这个构造函数？要使用这个类，而又没有这个类的对象，所以需要一个静态的方法，这个方法调用私有的构造函数，并且返回唯一的单件对象。

　　唯一的对象保存在类内，多次创建时，返回的是同一个对象。

单件模式实现1

　　根据上述内容，一种单件实现方式如下：　　

单件模式实现1

//第一种实现，多线程存在问题
class Singleton
{
    private static Singleton singleton;
    private Singleton()
    {
    }

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

        return singleton;
    }
}

　　但是这种实现方式存在问题，在多线程的情况下，可能会创建多个对象。

　　怎么解决多线程单件问题呢？下面有三种方法：

单件模式实现2

　　通过synchronized关键字解决多线程问题：　　

单件模式实现2

//第二种实现，通过synchronized关键字解决多线程问题
//synchronized关键字迫使每个线程在进入方法前，要先等候别的线程离开该方法
//也就是说，不会有两个线程可以同时进入这个方法
//PS：同步会降低性能
class Singleton
{
    //private static Singleton singleton = new Singleton();
    private static Singleton singleton;
    private Singleton()
    {

    }

    public static synchronized Singleton getInstance()
    {
        if(singleton == null)
        {
            singleton = new Singleton();
        }

        return singleton;
    }
}

　　这种方法会造成性能的降低。一旦对象被创建，仍然多次进行同步，是一种累赘。

单件模式实现3

　　使用双重检查加锁（double-checked locking），首先检查实例是否已经创建了，如果尚未创建，才进行同步。这样一来，只有第一次会同步。

单件模式实现3

//第三种实现，利用双重检查加锁
//在getInstance()中减少使用同步
//注意：双重检查加锁不适用于java1.4以及之前的版本
class Singleton
{
    //Volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。
    //即阻止线程为了优化性能而保有变量的私有拷贝
    private volatile static Singleton singleton;
    private Singleton()
    {

    }

    public static Singleton getInstance()
    {            
        if(singleton == null)//检查实例，如果不存在就进入同步区块
        {
            //注意，只有第一次才彻底执行这里的代码
            synchronized(Singleton.class)
            {
                if(singleton == null)//进入区块后，再检查一次
                {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }

        return singleton;
    }
}

单件模式实现4

　　第四种实现是将对象的创建提前完成，用时返回，也被称为“急切”创建实例的方法。　

单件模式实现4

//第四种实现，将实例化操作提前
//在静态初始化的时候创建单件，保证线程安全
class Singleton
{
    private static Singleton singleton = new Singleton();
    private Singleton()
    {

    }

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

其他相关问题

　　类加载器class loader可能会导致单件失效。