GOF设计模式之单例模式

本文主要是介绍GOF设计模式之单例模式，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

是什么单例子模式

单例设计模式是GoF23种设计模式中最常用的的设计模式之一，无论是第三方类库，还是我们在日常的开发中，几乎都可以看到单例的影子，单例设计模式提供了一种在多线程情况下保证实例唯一性的解决方案。

 

饿汉式 //final不允许被继承public final class Singleton{//实例变量private byte[] date=new byte[1024];//在定义实例对象的时候直接初始化private static Singleton instance=new Singleton();//私有构造函数，不允许外部newprivate Singleton(){}public static Singleton getinstance(){return instance;}}

饿汉式的关键在于instance作为类变量并且得到了初始化，如果主动使用Singleton类，那么instance实例将会直接完成创建，包括秦钟的实力变量都会得到初始化，比如1k空间的data将会同时被创建。
instance作为类变量在初始化的过程中会被收集在<cinit>（）方法中，该方法能够百分百地保证同步，也就是说instance在多线程的情况下不可能被实例化两次，但是instance被ClassLoader加载后可能很长一段时间才被使用，那就以为这instance实例所开辟的对内存会驻留更久的时间。

如果一个类中的成员属性比较少，且占用的内存资源不多，恶寒的方式也未尝不可，相反，如果一个类中的成员都是比较重的资源，那么这种方式就会有些不妥。

总结起来，饿汉式的单利设计模式可以保证多个线程下的唯一实例，geiinstance方法性能也比较高，但是无法进行懒加载。

懒汉式//final不允许被继承public final class Singleton{//实例变量private byte[] data=new byte[1024];//定义实例，但是不直接初始化private static Singleton instance=null;private Singleton(){}public static Singleton getinstance(){if(null==instance)instance=new Singleton();return instance;}}

所谓懒汉式就是在使用类实例的时候再去创建（用时创建），这样就可以避免类在初始化时提前创建

Singleton的磊便连放instance=null，因此当Singleton.class被初始化的时候instance并不会被实例化，在getinstance方法中会判断instance实例是否被实例化，看起来没有什么问题，但是将getinstance方法放在多线程环境下进行分析，则会导致instance被实例化一次以上，并不能保证单例的唯一性。

两个线程同时看到instance==null,那么instance讲无法保证单例的唯一性

 

懒汉式+同步方法懒汉式的方法可以保证实例的懒加载名单无法保证实例的唯一性，在多线程的情况下instance又称为共享资源（数据）,当多个线程对其访问使用时，需要保证数据的同步性// final不允许被继承
public final class Singleton{//实例变量private byte[] data=new byte[1024];private static Singleton instance=null;private Singleton(){}//向getinstance方法加入同步控制，每次只能有一个线程能够进图public static synchroized Singleton getinstance(){if（instance==null）instance=new Singleton();return instance; }}

 

采用懒汉式+数据同步的方式既满足了懒加载又能够百分之百地保证instance市里的唯一性。但是synchroized关键字天生的排他性导致getinstance方法只能在同一时刻被一个线程所访问，性能地下。

Double-Check
Double-Check是一种比较聪明的设计方式，他提供了一种高效的数据同步策略，那就是首次初始化时加锁，之后则允许多个线程同时进行getinstance方法的调用来获得类的实例//final不允许被继承
public final class Singleton{//实例变量private byte[] data=new byte[1024];private static Singleton instance =null;Connection conn;Socket scoket;private Singleton(){this.conn//初始化connthis.socket//初始化socket}public static Singleton getinstance(){//当instance为null时，进入同步代码块，同时该判断避免了每次都需要进步同步代码块，可以提                        高效率if(null==instance){synchronized(Singleton.class){//判断如果instance为null则创建if(null==instance){instance=new Singleton(); }}}return instance;}}

当两个线程发现null=instance成历史，只有一个线程有资格进图同步代码块，完成对instance的实例化，随后的线程发现null=instance不成立则无需进行任何动作，以后对getinstance的访问就不需要数据同步的保护了。

这种方式看起来是那么的完美和巧妙，既满足了懒加载，有保证了instance实例的唯一性，Double-Check的方式提供了好笑的数据同步策略，可以允许多个线程同时对getinstance进行访问，但是这种方式在多线程的情况下有可能引起空指针异常，下面我们来分析一下引发异常的原因。

在Singleton的构造函数中，需要分别实例化conn和socket两个资源，还有Singleton自身，根据JVM运行时指令重排序和Happens-Before规则，这三者之间的实例化顺序并无前后的约束，那么极有可能是instance最先被实例化，而conn和socket并未完成实例化，未完成初始化的实例调用其方法将会抛出空指针异常，下面我们结合图来进行分析

 

Volatile-Double-CheckDouble-Check虽然是一种巧妙的程序设计，但是有可能会引起类成员变量的实例化conn和socket发生在instance实例化之后，这一切均是由于JVM在运行时指令重排序所导致的，而volatile关键字则可以防止这种重排序的发生，因此代码稍作修改即可满足多线程下的单例、懒加载以及获取实例的高效性
//final不允许被继承
public final class Singleton{//实例变量private byte[] data=new byte[1024];private volatile static Singleton instance=null;Connection conn;Socket scoket;private Singleton(){this.conn//初始化connthis.socket//初始化socket}public static Singleton getinstance(){//当instance为null时，进入同步代码块，同时该判断避免了每次都需要进步同步代码块，可以提                        高效率if(null==instance){synchronized(Singleton.class){//判断如果instance为null则创建if(null==instance){instance=new Singleton(); }}}return instance;}}

 

 

Holder方式Holder的方式完全是借助了类加载的特点，下面我们对整个单例模式进行重构//final不允许被继承
public final class Singleton{//实例变量private byte[] data=new byte[1024];private Singleton(){}//在静态内部类中持有Singleton的实例，并且可悲直接初始化private static class Hodler{private static Singleton instance=new Singleton();} 
//调用getinstance方法，事实上是获得Hodler的instance静态属性public static Singleton getinstance(){return Holder.instance;}}

在Singleton类中并没有instance的静态成员，而是将其放到了静态内部类Hodler之中，因此在Singleton类的初始化过程中并不会创建Singleton实例，Hodler类中定义了Singleton的静态变量，并且直接进行了实例化，当Holder被主动引用的额时候则会创建Singleton的实例，Singleton实例的创建过程在java程序编译时期收集至<cinit>()方法中，该方法有事同步方法，同步方法可以摆正内存的可见性、JVM指令的顺序性和原子性、Holder方式的单例书籍是最该的设计之一，也是目前使用比较广的设计之一

 

枚举方式  public class Singleton{//实例变量private byte[] data=new byte[1024];private Singleton(){}//使用枚举充当holderprivate enum EnumHodler{INSTANCE;private Singleton instance;EnumHodler(){this.instance=new Singleton();}private Singleton getSingleton(){return instance;}}public static Singleton getinstance(){return EnumHodler.INSTANCE.getSingleton();}}

枚举是对Holder的方式进行的改造，增加懒加载的特性

枚举类型不允许被继承，同样是现成安全的且只能被实例化一次，但是枚举类型不能够懒加载，对Singleton主动使用。

这篇关于GOF设计模式之单例模式的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---