Java 設計模式單例模式

wall2flower 發布于2019-08-14 17:13 / 455人閱讀

摘要：單例類如果一個類始終只能創建一個實例，則這個類被稱為單例類在一些特殊場景下，要求不允許自由創建該類的對象，而只允許為該類創建一個對象。

單例（Singleton）類

如果一個類始終只能創建一個實例，則這個類被稱為單例類

在一些特殊場景下，要求不允許自由創建該類的對象，而只允許為該類創建一個對象。為了避免其他類自由創建該類的實例，應該把該類的構造器使用private修飾，從而把該類的所有構造器隱藏起來

根據良好封裝的原則：一旦把該類的構造器隱藏起來，就需要一個public方法作為該類的訪問點，用于創建該類的對象，且該方法必須使用static修飾（因為調用該方法之前還不存在對象，因此調用該方法的不可能是對象，只能是類）

除此之外，該類還必須緩存已經創建的對象，否則該類無法知道是否曾經創建過對象，也就無法保證只創建了一個對象。為此該類需要使用一個成員變量來保存曾經創建的對象，因為該成員變量需要被上面的靜態方法訪問，故該成員變量必須使用static修飾

class Singleton
{
    // 使用一個類變量來緩存曾經創建的實例
    private static Singleton instance;
    // 將構造器使用private修飾，隱藏該構造器
    private Singleton(){}
    // 提供一個靜態方法，用于返回Singleton實例
    // 該方法可以加入自定義的控制，保證只產生一個Singleton對象
    public static Singleton getInstance()
    {
        // 如果instance為null，表明還不曾創建Singleton對象
        // 如果instance不為null，則表明已經創建了Singleton對象，
        // 將不會重新創建新的實例
        if (instance == null)
        {
            // 創建一個Singleton對象，并將其緩存起來
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}
public class SingletonTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 創建Singleton對象不能通過構造器，
        // 只能通過getInstance方法來得到實例
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2); // 將輸出true
    }
}

Coding

代碼一：

public class Singleton {  
    private Singleton() {}                     // 關鍵點0：構造函數是私有的
    private static Singleton single = null;    // 關鍵點1：聲明單例對象是靜態的
    public static Singleton GetInstance()      // 通過靜態方法來構造對象
    {                        
         if (single == null)
         {                                     // 關鍵點2：判斷單例對象是否已經被構造
             single = new Singleton();  
         }    
        return single;  
    }  
}

代碼一是線程不安全的，遇到多線程的并發條件下，有可能給new出多個單例實例

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代碼二：

public class Singleton {  
    private Singleton() {}                     // 關鍵點0：構造函數是私有的
    private static Singleton single = null;    // 關鍵點1：聲明單例對象是靜態的
    private static Object obj= new Object();
    public static Singleton GetInstance()      // 通過靜態方法來構造對象
    {                        
         if (single == null)                   // 關鍵點2：判斷單例對象是否已經被構造
         {                            
            lock(obj)                          // 關鍵點3：加線程鎖
            {
               single = new Singleton();  
             }
         }    
        return single;  
    }  
}

在關鍵點2，檢測單例是否被構造。雖然這里判斷了一次，但是由于某些情況下，可能有延遲加載或者緩存的原因，只有關鍵點2這一次判斷，仍然不能保證系統是否只創建了一個單例，也可能出現多個實例的情況

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代碼三：

public class Singleton {  
    private Singleton() {}                     // 關鍵點0：構造函數是私有的
    private static Singleton single = null;    // 關鍵點1：聲明單例對象是靜態的
    private static object obj= new object();
    public static Singleton GetInstance()      // 通過靜態方法來構造對象
    {                        
         if (single == null)                   // 關鍵點2：判斷單例對象是否已經被構造
         {                            
            lock(obj)                          // 關鍵點3：加線程鎖
            {
               if(single == null)              // 關鍵點4：二次判斷單例是否已經被構造
               {
                  single = new Singleton();  
                }
             }
         }    
        return single;  
    }  
}

在判斷單例實例是否被構造時，需要檢測兩次，在線程鎖之前判斷一次，在線程鎖之后判斷一次，再去構造實例

單例模式關鍵點

單例是為了保證系統中只有一個實例，其關鍵點有：

私有構造函數

聲明靜態單例對象

構造單例對象之前要加鎖（lock一個靜態的object對象）

需要兩次檢測單例實例是否已經被構造，分別在鎖之前和鎖之后

單例模式問答 為何要檢測兩次？

如上面所述，有可能延遲加載或者緩存原因，造成構造多個實例，違反了單例的初衷

構造函數能否公有化？

不行，單例類的構造函數必須私有化，單例類不能被實例化，單例實例只能靜態調用

lock住的對象為什么要是object對象，可以是int嗎？

不行，鎖住的必須是個引用類型。如果鎖值類型，每個不同的線程在聲明的時候值類型變量的地址都不一樣，那么上個線程鎖住的東西下個線程進來會認為根本沒鎖，相當于每次都鎖了不同的門。引用類型的變量地址是相同的，每個線程進來判斷鎖都想是否被鎖的時候都是判斷同一個地址，相當于是鎖在通一扇門，起到了鎖的作用

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