high-level——單例模式和工廠模式（11）

一、單例模式

• java設計模式分為三大類，創建型，結構型，行為型

• 裝飾器屬于結構型

• 單例模式屬于創建型

• 單例模式要求某個類的實體在整個應用中只能有一個，實體只能由本類來創建，實體在多執行緒情況下必須是執行緒安全的，

• 在應用中，如果需要某個類的實體只能有一個，比如整個應用都要對同一 個檔案進行讀寫，多個執行緒要操作同一個變數，多個執行緒要使用同一個連接物件來操作資料庫，

• spring 中的 Bean 默認都是單例的，

• 單例可以節約資源，一是物件的創建只有一 次，節省記憶體，節省創建和銷毀的時間，

• 單例模式的設計原則，必須在類中具有三個要素：

  1. 需要一個靜態的屬于本類的成員變數，
  2. 構造方法必須是私有的，保證只能在內部創建物件，
  3. 需要一個靜態的方法，創建物件并回傳物件，保證在沒有物件的前提下，可以創建唯一物件并回傳物件，

• 設計形式：

  1. 懶漢型，包括執行緒安全與非執行緒安全（加鎖，用 synchronized 或可重入鎖）只建議單執行緒情況下使用，不加鎖，（使用時才創建）

     package com.zhong.test_6;
     
     public class Lazy {
         private static Lazy lazy;//懶漢型
         private Lazy() {}
         public static Lazy getInstance() {
             if (lazy == null)
                 lazy = new Lazy();
             return lazy;
         }
     }
     

  2. 餓漢型，是執行緒安全的，初始化時就創建物件，（可能存在浪費資源問題）

     package com.zhong.test_6;
     
     public class Hungry {
         private static Lazy lazy = new Lazy();//餓漢型
         private Lazy() {}
         public static Lazy getInstance() {
             return lazy;
         }
     }
     

  3. 雙檢鎖型，主要用在多執行緒并發的情況下，并且效率很高，也不會出現資源浪費情況，多執行緒下最建議使用的，

     package com.zhong.test_6;
     
     public class DoubleCheckLock {
         private static DoubleCheckLock obj;
         private DoubleCheckLock() {}
         public static DoubleCheckLock getInstance() {
             if (obj == null) synchronized (DoubleCheckLock.class) {
                 if (obj == null) {
                     obj = new DoubleCheckLock();
                 }
             }
             return obj;
         }
     }
     

  4. 用列舉型別

  二、設計模式——工廠模式

  • 工廠是越來生產產品的，不同的工廠生產不同的產品，
  • java 中的工廠設計模式，是創建物件的最佳方式，它屬于創建型模式，
  • 好處在于，可以隱藏創建物件的邏輯，物件的使用只需要告訴對方我要什么物件就可以了，
  • 工廠模式主要應用于物件的創建等比較繁瑣的情形，
  • 使用工廠模式，必須回傳介面型別，

  三、執行緒池

  • 現代的服務器都是多 cpu，執行緒采用多執行緒的方式來進行設計，可以更好的利用計算機的資源，如果不考慮多cpu多核的情況，單純的多執行緒并不會提高程式的執行效率，相反還會降低效率，在多執行緒執行的情形下，需要創建執行緒，銷毀執行緒，切換執行緒等，執行緒越多，堆疊區的記憶體消耗也越多，所以效率不會提高還會下降，

  1. 為什么還要使用執行緒池

     • 在多執行緒并發作業的前提下，如果需要的執行緒資料比較大，需要執行緒完成的任務比較多，勢必就會產生大量的創建執行緒，銷毀執行緒，切換執行緒的額外的作業，這會讓系統的效率急劇下降，也容易造成記憶體泄露，執行緒池的出現，很好地解決了這個問題，執行緒池也是 jdk1.5 的新特性，在應用程式開始運行時，一次性創建一定數量的執行緒，把他們放在池中，如果有任務到達，不需要再去創建執行緒，直接從池中取出執行緒讓它去執行當前的任務，任務執行完畢，執行緒仍會回到池中，可以重復使用，應用程式結束前，把執行緒池銷毀，執行緒池可以極大的提高執行緒的復用率，

  2. 執行緒池的結構

     • 有人認為執行緒池是一個框架，是 jdk 提供的更好利用多執行緒來進行作業的一個基礎框架，

     • 執行緒池基于一種特定的結構，利用它可以更好地對多執行緒進行有效的管理,并能夠最大限度的節約資源，提升效率，

     • Interface Executor 執行緒池的基礎介面，提供一個 execute() 方法來執行執行緒的任務，

     • public interface ExecutorService extends Executor

       • submit(Runnable task) 該方法執行執行緒執行目標（任務），底層呼叫了 execute()
       • shutdown() 關閉執行緒池

     • public abstract class AbstractExecutorService extends Object implements ExecutorService 實作了 submit方法

     • public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService

       • 這是實作執行緒池功能最主要的類，該類的物件就是一個執行緒池，
       • 它有四個構造方法，構造方法的引數最多有七個，利用這些構造方法可以創建具有功能不同，特性不同的各自執行緒池，前三個構造方法都是呼叫第四個構造方法來創建執行緒池，

     • 執行緒池的幾個主要要素：

       1. 池中執行緒的數量
       2. 空閑執行緒的生存時間，可以調整池的作業效率
       3. 任務佇列，可分為有界和無界佇列兩種，有界表示佇列中元素的數量是有限的，無界則沒有限制，
       4. 執行緒工廠，執行緒包含兩種，一種是沒有回傳值的執行緒（比如Runnable），另外一種有回傳值且可以拋例外（Call），

     • public class Executors extends Object

       • 提供了多種工廠方法，來創建不同特性種類的執行緒池，如果程式中需要創建執行緒池，也就是需要使用執行緒池，可以通過該類的工廠方法類得到執行緒池物件，該類就是工廠類，

     • 執行緒池的使用場景

       • 框架，web 應用服務器

       package com.zhong.test_9;
       
       import java.util.concurrent.ExecutorService;
       import java.util.concurrent.Executors;
       
       public class ThreadPoolDemo {
           public static void main(String[] args) {
               // ExecutorService pool1 = Executors.newFixedThreadPool(2);
               ExecutorService pool1 = Executors.newCachedThreadPool();
               pool1.submit((Runnable) () -> {
                   while (true) {
                       try {
                           Thread.sleep(500);
                           System.out.println("一邊吃飯");
                       } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();
                       }
                   }
               });
       
               pool1.submit((Runnable) () -> {
                   while (true) {
                       try {
                           Thread.sleep(500);
                           System.out.println("一邊聽歌");
                       } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();
                       }
                   }
               });
       
               pool1.submit((Runnable) () -> {
                   while (true) {
                       try {
                           Thread.sleep(500);
                           System.out.println("一邊聊天");
                       } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();
                       }
                   }
               });
       
               try {
                   Thread.sleep(2000);
                   //  pool1.shutdownNow();//要求沒有活動任務時才能關閉
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
       }