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05單件模式

2023-04-19 08:42:51 軟體設計

經典的單件模式

public class Singleton {
  private static Singleton uniqueInstance; //一個靜態變數持有Singleton類的唯一實體,
  // 其他有用的實體變數寫在這里

  //構造器宣告為私有,只有Singleton可以實體化這個類!
  private Singleton() ()
  
  public static Singleton getInstance(){
    if(uniqueInstance == null){
        uniqueInstance = new Singleton();//getInstance()方法提供了一種實體化該類的方式,也回傳它的一個實體,
    }
    return uniqueInstance ;
  }
}

單件模式沒有公開的構造器,構造器宣告為私有;為了獲得一個單件物件,不是實體化一個,只是請求一個實體,因此類有一個靜態方法,稱為getInstance(),

用途:常常被用來管理資源池,像連接或者執行緒池,

你有一個包含注冊表設定的物件,你不想讓這個物件有多個副本,到處賦值一這會導致混亂,通過使用像單件模式這樣的物件,你可以確保應用中的每個物件使用同一全域資源,

例子--巧克力工廠

一個Choc-O-Hoic公司的工業強度巧克力鍋爐控制器類

public class ChocolateBoiler {
  private boolean empty;
  private boolean boiled;

  //這段代碼只有在鍋爐空的時候才啟動!
  public ChocolateBoiler(){
    empty = true;
    boiled = false;
  }

  //要往鍋爐里填充原料,鍋爐必須是空的,一旦鍋爐滿了,我們就設定empty和boiled標志
  public void fill() {
    if(isEmpty()) {
        empty = false;
        boiled = false;
        //往鍋爐里填充牛奶/巧克力混合物
    }
  }

  //要排空鍋爐,鍋爐必須是滿的 (非空) 且煮過的,一旦排出完畢,我們把empty設定回true,
  public void drain() {
    if(!isEmpty() && isBoiled()) {
        //排出煮沸的牛奶和巧克力
        empty = true;
    }
  }

  //要煮混合物,鍋爐必須是滿而且未煮過的,一旦煮沸,我們r把boiled標志設為true,
  public void boil() {
    if(!isEmpty() &&!isBoiled()) {
        //將爐內物煮沸
        boiled = true;
    }
  }

  public boolean isEmpty() {return empty;}
  public boolean isBoiled() (return boiled;}
}

改成單件模式

public class ChocolateBoiler {
  private boolean empty;
  private boolean boiled;

  //改動一:
  private static Chocolateboiler uniqueinatance;

  //改動二:
  private ChocolateBoiler(){
    empty = true;
    boiled = false;
  }
  //改動三:
  public static ChocolateBoiler getInstance(){
    if(uniqueInstance == null) {
      uniqueInstance = new ChocolateBoiler()
    }
    return uniqueInstance;
  }

  public void fill() {
    if(isEmpty()) {
      empty = false;
      boiled = false;
      //往鍋爐里填充牛奶/巧克力混合物
    }
  }
  // 剩下的chocolateBoiler代碼·
}

單件模式

單件模式:確保一個類只有一個實體,并提供一個全域訪問點;
類圖:

添加執行緒造成的問題

解決多執行緒:通過把getInstance()方法變成同步(Synchronized)方法;
但是同步導致性能開銷大

改進多執行緒

1.如果getlnstance()的性能對應用來說不是很關鍵,什么也不做,
2.轉為急切(eagerly) 創建實體,而不用延遲創建

用這個方法,當類被加載時,我們依靠JVM來創建單件的唯一實體,JVM 保證在任何執行緒訪問靜態uniqueInstance變數之前,實體會被創建,

public class Singleton {
  //在靜態初始化器中創建單件實體,這段代碼保證是執行緒安全的!
  private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() {
    return uniqueInstance;//我們已經有了一個實體,因此回傳它即可,
  }
}

3.用“雙重檢查加鎖”在getlnstance()減少使用同步
雙重檢查加鎖不適用1.4以及更早版本的Java!

public class Singleton {
  //volatile關鍵詞確保:當uniquelnstance變數被初始化為單件實體時,多個執行緒正確處理uniquelnstance變數
  private volatilestatic Singleton uniqueInstance;
  private Singleton() {}
  
  public static Singleton getInstance() {
    if(uniqueInstance == null) {//檢查實體,如果沒有,進入同步區塊,
       synchronized(Singleton.class){//注意,只有第一次才同步
          if(uniqueInstance == null) {
              uniqueInstance = new Singleton();//進入區塊后,再檢查一次,如果依然是空的,創建一個實體,
          }
        }
    }
    return uniqueInstance;
  }
}

總結

單件,確保一個類只有一個實體,并提供全域訪問點,
當你需要確保應用中的某個類只有一個實體,就用單件模式吧,

要點

1.單件模式確保應用中個類最多只有一個實體,
2.單件模式也提供訪問此實體的全域點,
3.Java的單件實作用了一個私有構造器、一個靜態方法以及一個靜態變數,
4.檢查你的性能和資源約束,為多執行緒應用小心選擇一個適當的單件實作 (我們應該把所有應用都考慮為是多執行緒的),
5.提防雙重檢查加鎖實作,Java 5之前的版本,不是執行緒安全的
6.如果你使用多個類加載器,要小心,可能導致單件實作失效,導致出現多個實體,
7.你可以使用Java的列舉來簡化單件的實作,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/550474.html

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