Java描述设计模式：单例模式【黑马java培训】

更新时间:2019年07月26日 10时49分42秒来源:黑马程序员论坛

一、单例模式1、概念图解

单例设计模式定义：确保这个类只有一个实例，并且自动的实例化向系统提供这个对象。

2、样例代码package com.model.test;public class Singleton { // 使用静态变量记录唯一实例 private static Singleton singleton = null; private Singleton (){} public static Singleton getInstance (){ if (singleton == null){ singleton = new Singleton() ; } return singleton ; } public static void main(String[] args) { Singleton singleton1 = Singleton.getInstance() ; Singleton singleton2 = Singleton.getInstance() ; /** * com.model.test.Singleton@15db9742 * com.model.test.Singleton@15db9742 */ System.out.println(singleton1); System.out.println(singleton2); }}

Singleton称为单例类，构造函数使用private修饰，确保系统中只能产生一个实例，并且自动生成的。上面代码也就是所谓的懒汉式加载：只有到使用该对象的时候才来创建，意思饿了才来做饭吃。

二、线程安全问题

在上面的代码中存在一个很明显的线程安全问题，当有多条线程来请求对象实例的时候，因为对象的创建是需要时间的，假设A线程进来判断singleton == null，就会进入对象的创建过程，这时如果同时在过来几条线程，那么他们都会得到一个对象实例，这个就是所谓的线程安全问题。

1、同步控制方式package com.model.test;public class Singleton { // 使用静态变量记录唯一实例 private static Singleton singleton = null; private Singleton (){} public static synchronized Singleton getInstance (){ if (singleton == null){ singleton = new Singleton() ; } return singleton ; }}

这样操作会影响系统性能

2、饿汉式加载public class Singleton { // 使用静态变量记录唯一实例 private static Singleton singleton = new Singleton(); private Singleton (){} public static Singleton getInstance (){ return singleton ; }}

这里先把对象创建出来，有需要直接使用；

3、双重检查public class Singleton { // 使用静态变量记录唯一实例 // volatile可以确保当singleton被初始化后，多线程才可以正确处理 // 被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存 // 对该变量读写都是直接操作共享内存，确保多个线程能正确的处理该变量。 private static volatile Singleton singleton = null ; private Singleton (){} public static Singleton getInstance (){ // 如果实例不存在，则进入同步区 if (singleton == null){ // 只有第一次才会彻底执行这里面的代码 synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null){ singleton = new Singleton() ; } } } return singleton ; }}4、枚举方式package com.model.design.base.node01.singleton;import org.junit.Test;/** * 类级内部类里面创建对象实例 */public class C06_Singleton { @Test public void test01 (){ SingletonDemo INSTANCE1 = SingletonDemo.INSTANCE ; SingletonDemo INSTANCE2 = SingletonDemo.INSTANCE ; System.out.println(INSTANCE1 == INSTANCE2); INSTANCE1.info(); INSTANCE2.info(); }}enum SingletonDemo { INSTANCE ; public void info (){ System.out.println("枚举方式实现单例"); }}三、延迟类初始化1、基础概念

1)、类级内部类
　　简单点说，类级内部类指的是，有static修饰的成员式内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。
　　类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。
　　类级内部类中，可以定义静态的方法。在静态方法中只能够引用外部类中的静态成员方法或者成员变量。
　　类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才被会装载。

2)、多线程缺省同步锁
　　在多线程开发中，为了解决并发问题，主要是通过使用synchronized来加互斥锁进行同步控制。但是在某些情况中，JVM已经隐含地执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：

　　1.由静态初始化器（在静态字段上或static{}块中的初始化器）初始化数据时　　2.访问final字段时　　3.在创建线程之前创建对象时　　4.线程可以看见它将要处理的对象时2、实现方式

要想很简单地实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程的安全性。比如前面的饿汉式实现方式，在类装载的时候就初始化对象，不管是否需要，存在一定的空间浪费。
一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例。这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例，从而同时实现延迟加载和线程安全。

public class LazySingleton { /** * 类级内部类 */ private static class SingletonHolder { private static LazySingleton lazySingleton = new LazySingleton() ; } public static LazySingleton getInstance (){ return SingletonHolder.lazySingleton ; } public static void main(String[] args) { LazySingleton lazySingleton1 = LazySingleton.getInstance() ; LazySingleton lazySingleton2 = LazySingleton.getInstance() ; /** * com.model.test.LazySingleton@15db9742 * com.model.test.LazySingleton@15db9742 */ System.out.println(lazySingleton1+";;"+lazySingleton2); }}四、JDK源码单例模式

Runtime单例实现源码。

1、案例演示/** * JDK 单例模式分析 */public class C07_Singleton { public static void main(String[] args) { Runtime runtime1 = Runtime.getRuntime() ; Runtime runtime2 = Runtime.getRuntime() ; /* * 1229416514 * 1229416514 */ System.out.println(runtime1.hashCode()); System.out.println(runtime2.hashCode()); }}2、源代码分析public class Runtime { private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); public static Runtime getRuntime() { return currentRuntime; } private Runtime() {}}

基于饿汉模式实现的单例模式。

五、Spring框架中应用1、创建测试类public class UserBean {}2、Spring配置文件<bean id="user" class="com.model.design.spring.node01.singleton.UserBean" />3、测试读取Bean对象package com.model.design.spring.node01.singleton;import org.junit.Test;import org.springframework.context.ApplicationContext;import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;/** * Spring框架中单例模式 */public class S01_Singleton { @Test public void test01 (){ ApplicationContext context01 = new ClassPathXmlApplicationContext("/spring/spring-context.xml"); ApplicationContext context02 = new ClassPathXmlApplicationContext("/spring/spring-context.xml"); UserBean user01 = (UserBean)context01.getBean("user") ; UserBean user02 = (UserBean)context01.getBean("user") ; UserBean user03 = (UserBean)context02.getBean("user") ; // com.model.design.spring.node01.singleton.UserBean@364841 System.out.println(user01); // com.model.design.spring.node01.singleton.UserBean@364841 System.out.println(user02); // com.model.design.spring.node01.singleton.UserBean@c4711c System.out.println(user03); }}

结论
Spring单例模式与纯粹的单例设计模式的主要区别
尽管使用相同的类加载器来加载两个应用程序上下文，但是UserBean的实例是不一样的。也就是Spring框架中的单例对象是基于应用程序中。

六、单例模式总结1、注意事项单例模式注意事项和细节说明1) 单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能。2) 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new Object() 的方式。3) 单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象。2、优缺点优点：1、单例模式只会创建一个对象实例，减少内存消耗2、设置全局访问点，优化共享资源的访问缺点：1、没有接口，很难扩展2、不利于测试3、与单一职责原则冲突七、源代码地址GitHub地址：知了一笑https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent码云地址：知了一笑https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent

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