java 單例模式的實(shí)例詳解

更新時(shí)間：2017年10月15日 11:23:27 投稿：lqh

這篇文章主要介紹了java 單例模式的實(shí)例詳解的相關(guān)資料,希望通過(guò)本文能幫助大家徹底理解掌握這部分內(nèi)容，需要的朋友可以參考下

java 單例模式的實(shí)例詳解

概念： 　　

java中單例模式是一種常見(jiàn)的設(shè)計(jì)模式，單例模式分三種：懶漢式單例、餓漢式單例、登記式單例三種。　　

單例模式有一下特點(diǎn)：

　　1、單例類(lèi)只能有一個(gè)實(shí)例。
　　2、單例類(lèi)必須自己自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。
　　3、單例類(lèi)必須給所有其他對(duì)象提供這一實(shí)例。　　

單例模式確保某個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，線程池、緩存、日志對(duì)象、對(duì)話框、打印機(jī)、顯卡的驅(qū)動(dòng)程序?qū)ο蟪１辉O(shè)計(jì)成單例。這些應(yīng)用都或多或少具有資源管理器的功能。每臺(tái)計(jì)算機(jī)可以有若干個(gè)打印機(jī)，但只能有一個(gè)Printer Spooler，以避免兩個(gè)打印作業(yè)同時(shí)輸出到打印機(jī)中。每臺(tái)計(jì)算機(jī)可以有若干通信端口，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)集中管理這些通信端口，以避免一個(gè)通信端口同時(shí)被兩個(gè)請(qǐng)求同時(shí)調(diào)用?？傊x擇單例模式就是為了避免不一致?tīng)顟B(tài)，避免政出多頭。

首先看一個(gè)經(jīng)典的單例實(shí)現(xiàn)。

public class Singleton {
  private static Singleton uniqueInstance = null;

  private Singleton() {
    // Exists only to defeat instantiation.
  }

  public static Singleton getInstance() {
    if (uniqueInstance == null) {
      uniqueInstance = new Singleton();
    }
    return uniqueInstance;
  }
  // Other methods...
}

Singleton通過(guò)將構(gòu)造方法限定為private避免了類(lèi)在外部被實(shí)例化，在同一個(gè)虛擬機(jī)范圍內(nèi)，Singleton的唯一實(shí)例只能通過(guò)getInstance()方法訪問(wèn)。（事實(shí)上，通過(guò)Java反射機(jī)制是能夠?qū)嵗瘶?gòu)造方法為private的類(lèi)的，那基本上會(huì)使所有的Java單例實(shí)現(xiàn)失效。此問(wèn)題在此處不做討論，姑且掩耳盜鈴地認(rèn)為反射機(jī)制不存在。）

但是以上實(shí)現(xiàn)沒(méi)有考慮線程安全問(wèn)題。所謂線程安全是指：如果你的代碼所在的進(jìn)程中有多個(gè)線程在同時(shí)運(yùn)行，而這些線程可能會(huì)同時(shí)運(yùn)行這段代碼。如果每次運(yùn)行結(jié)果和單線程運(yùn)行的結(jié)果是一樣的，而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的，就是線程安全的?；蛘哒f(shuō)：一個(gè)類(lèi)或者程序所提供的接口對(duì)于線程來(lái)說(shuō)是原子操作或者多個(gè)線程之間的切換不會(huì)導(dǎo)致該接口的執(zhí)行結(jié)果存在二義性,也就是說(shuō)我們不用考慮同步的問(wèn)題。顯然以上實(shí)現(xiàn)并不滿足線程安全的要求，在并發(fā)環(huán)境下很可能出現(xiàn)多個(gè)Singleton實(shí)例。

public class TestStream {
  private String name;
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  } 
  //該類(lèi)只能有一個(gè)實(shí)例
  private TestStream(){}  //私有無(wú)參構(gòu)造方法
  //該類(lèi)必須自行創(chuàng)建
  //有2種方式
  /*private static final TestStream ts=new TestStream();*/
  private static TestStream ts1=null;
  //這個(gè)類(lèi)必須自動(dòng)向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例對(duì)象
  public static TestStream getTest(){
    if(ts1==null){
      ts1=new TestStream();
    }
    return ts1;
  }
  public void getInfo(){
    System.out.println("output message "+name);
  }
}
/**
 * 
 */
public class TestMain {
  public static void main(String [] args){
    TestStream s=TestStream.getTest();
    s.setName("張孝祥");
    System.out.println(s.getName());
    TestStream s1=TestStream.getTest();
    s1.setName("張孝祥");
    System.out.println(s1.getName());
    s.getInfo();
    s1.getInfo();
    if(s==s1){
      System.out.println("創(chuàng)建的是同一個(gè)實(shí)例");
    }else if(s!=s1){
      System.out.println("創(chuàng)建的不是同一個(gè)實(shí)例");
    }else{
      System.out.println("application error");
    }
  }
}

運(yùn)行結(jié)果：

張孝祥
張孝祥
output message 張孝祥
output message 張孝祥
創(chuàng)建的是同一個(gè)實(shí)例

結(jié)論：由結(jié)果可以得知單例模式為一個(gè)面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序提供了對(duì)象惟一的訪問(wèn)點(diǎn)，不管它實(shí)現(xiàn)何種功能，整個(gè)應(yīng)用程序都會(huì)同享一個(gè)實(shí)例對(duì)象。

1.餓漢式單例類(lèi)

//餓漢式單例類(lèi).在類(lèi)初始化時(shí)，已經(jīng)自行實(shí)例化 
public class Singleton1 {
  //私有的默認(rèn)構(gòu)造子
  private Singleton1() {}
  //已經(jīng)自行實(shí)例化 
  private static final Singleton1 single = new Singleton1();
  //靜態(tài)工廠方法 
  public static Singleton1 getInstance() {
    return single;
  }
}

2.懶漢式單例類(lèi)

//懶漢式單例類(lèi).在第一次調(diào)用的時(shí)候?qū)嵗?
public class Singleton2 {
  //私有的默認(rèn)構(gòu)造子
  private Singleton2() {}
  //注意，這里沒(méi)有final  
  private static Singleton2 single=null;
  //靜態(tài)工廠方法 
  public synchronized static Singleton2 getInstance() {
     if (single == null) { 
       single = new Singleton2();
     } 
    return single;
  }
}

3.登記式單例類(lèi)

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
//登記式單例類(lèi).
//類(lèi)似Spring里面的方法，將類(lèi)名注冊(cè)，下次從里面直接獲取。
public class Singleton3 {
  private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
  static{
    Singleton3 single = new Singleton3();
    map.put(single.getClass().getName(), single);
  }
  //保護(hù)的默認(rèn)構(gòu)造子
  protected Singleton3(){}
  //靜態(tài)工廠方法,返還此類(lèi)惟一的實(shí)例
  public static Singleton3 getInstance(String name) {
    if(name == null) {
      name = Singleton3.class.getName();
      System.out.println("name == null"+"--->name="+name);
    }
    if(map.get(name) == null) {
      try {
        map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());
      } catch (InstantiationException e) {
        e.printStackTrace();
      } catch (IllegalAccessException e) {
        e.printStackTrace();
      } catch (ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
    return map.get(name);
  }
  //一個(gè)示意性的商業(yè)方法
  public String about() {  
    return "Hello, I am RegSingleton.";  
  }  
  public static void main(String[] args) {
    Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);
    System.out.println(single3.about());
  }
}

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