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設計模式之美—單例模式

2020-09-15 00:43:10 軟體設計

單例模式

什么是單例?

  1. 該類只能有一個實體,
  2. 該類負責創建自己的物件,
  3. 在整個專案中都能訪問到這個實體,

應用場景

  1. 讀組態檔時,維護全域的Config類,
  2. 執行緒池、連接池,統一進行分配和管理,
  3. 網站的計數器,也可以采用單例模式實作,保持同步

代碼實作

餓漢式

   中國古代神話中有女媧補天一說,現在天破了,我們去求女媧補天,

  女媧用英語來說是 A Goddess In Chinese Mythology,意思就是神話中的女神,女媧是獨一無二的,現在我們就建一個女神類Goddess,

1 public class Goddess {2     3 }

  神話中,我們都是女媧造出來的,人是不能造女媧的,所以要女媧私有化構造,

1 public class Goddess {2     private Goddess(){};//私有化構造3 }

  既然人不能女媧,那女媧是怎么來的,女媧伴隨天地初開產生的,所以要自己創建物件

1 public class Goddess {2     private static final Goddess goddess = new Goddess();//自己創建物件3     private Goddess(){};//私有化構造4 }

  女媧是神秘的,凡胎肉眼看不到所以要private,static保證了女媧伴隨天地初開,在記憶體中永生,不能被垃圾回收器回收,final保證女媧是不會變的,永遠是那個女神,嘖...嘖...

1 public class Goddess {2     private static final Goddess goddess = new Goddess();//自己創建物件3     private Goddess(){};//私有化構造4     public static Goddess getInstance(){//獲取唯一可用的物件5         return goddess;6     }7 }

  既然單例不能被實體化,就需要一個靜態的方法來獲取物件,這是單例的“餓漢式”,代碼第二行就產生了女媧,

  我們來驗證一下:

1 public class GoddessTest {2     public static void main(String[] args){3         Goddess goddes1 = Goddess.getInstance();4         Goddess goddes2 = Goddess.getInstance();5         System.out.println("兩個物件的參考是否相等:"+(goddes1==goddes2));6     }7 }

  結果:

兩個物件的參考是否相等:true

  兩個物件的參考是同一個物件,說明我們實作了單例模式,

懶漢式

 1 public class Goddess { 2     private static Goddess goddess ;//此時不創建物件 3     private Goddess(){};//私有化構造 4     public static Goddess getInstance(){//獲取唯一可用的物件 5  6         if (goddess == null) {//如果沒有女媧才去創建 7             goddess = new Goddess(); 8         } 9         return goddess;10     }11 }

  女媧比較懶,沒事干的時候,處于混沌狀態,第一次求女媧時,女媧才會實體化,

  好處:省了一段時間的記憶體,

  壞處:第一次請女媧會慢,因為要消耗CPU去實體化,多執行緒下也有問題,如果多個人同時請女媧,會產生很多女媧,不是執行緒安全,

  我們加上synchronized進行優化,執行緒呼叫前必須獲取同步鎖,呼叫完后會釋放鎖給其他執行緒用,也就是請女媧必須排隊,大家一個一個來,

 1 public class Goddess { 2     private static Goddess goddess ;//此時不創建物件 3     private Goddess(){};//私有化構造 4     public static synchronized Goddess getInstance(){//獲取唯一可用的物件 5  6         if (goddess == null) {//如果沒有女媧才去創建 7             goddess = new Goddess(); 8         } 9         return goddess;10     }11 }

  然而,這樣多個人都要去搶鎖,即使物件已經實體化,沒有充分利用CPU資源并發優勢(特別是多核情況),

  我們把synchronized放到方法體內,如果女媧還沒實體化,才回去搶鎖,這就極大的利用了CPU資源,

  代碼如下:

雙檢鎖/雙重校驗鎖

 1 //這種方式采用雙鎖機制,安全且在多執行緒情況下能保持高性能, 2 public class Goddess { 3     private volatile static Goddess goddess ;//此時不創建物件 4     private Goddess(){};//私有化構造 5     public static Goddess getInstance(){//獲取唯一可用的物件 6         if (goddess == null) {//如果女媧還沒有實體化,請女媧的人進行等待,準備搶奪請求鎖, 7             synchronized(Goddess.class){ 8                 if (goddess == null) {//第一個搶過之后,后面的人也不用等待了,女媧還有五秒到達戰場 9                     goddess = new Goddess();10                 }11             }12         }13         return goddess;14     }15 }

 列舉模式

1 public enum Goddess {2     INSTANCE;3     public Goddess getInstance(){4         return INSTANCE;5     }6 }

  以上方式是在不考慮反射和序列化的情況下實作的,如果考慮了反射,就無法做到單例類只能有一個實體這種說法了,但是列舉單例模式可以避免這兩種情況,

我們以餓漢式為例:

 1 public class GoddessTest { 2     public static void main(String[] args) throws Exception { 3         Goddess goddes1=Goddess.getInstance(); 4         Goddess goddes2=Goddess.getInstance(); 5         Constructor<Goddess> constructor=Goddess.class.getDeclaredConstructor(); 6         constructor.setAccessible(true); 7         Goddess goddes3=constructor.newInstance(); 8         System.out.println("正常情況下,兩個物件的參考是否相等:"+(goddes1 == goddes2)); 9         System.out.println("反射攻擊時,兩個物件的參考是否相等:"+(goddes1 == goddes3));10     }11 }

  結果:

1 正常情況下,兩個物件的參考是否相等:true2 反射攻擊時,兩個物件的參考是否相等:false

  列舉單例下示例:

 1 public class GoddessTest { 2     public static void main(String[] args) throws Exception { 3         Goddess goddes1=Goddess.INSTANCE; 4         Goddess goddes2=Goddess.INSTANCE; 5         Constructor<Goddess> constructor= null; 6         constructor = Goddess.class.getDeclaredConstructor(); 7         constructor.setAccessible(true); 8         Goddess goddes3= null; 9         goddes3 = constructor.newInstance();10         System.out.println("正常情況下,兩個物件的參考是否相等:"+(goddes1 == goddes2));11         System.out.println("反射攻擊時,兩個物件的參考是否相等:"+(goddes1 == goddes3));12     }13 }

  結果:

1 Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: xxx.xxx.Goddess.<init>()2     at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)3     at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178)4     at com.slw.design.danli.GoddessTest.main(GoddessTest.java:11)

  反射通過newInstance創建物件時,會檢查該類是否enum修飾,如果是則拋出例外,反射失敗,所以列舉是不怕發射攻擊的,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/39961.html

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