Java中單例模式詳解

更新時(shí)間：2016年11月09日 17:22:32 作者：會(huì)飛的小祥

這篇文章主要介紹了Java中單例模式詳解，單例模式包括了懶漢式單例、餓漢式單例、登記式單例三種，想要了解的朋友可以了解一下。

單例模式概念：

java中單例模式是一種常見的設(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、單例類只能有一個(gè)實(shí)例。

2、單例類必須自己自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。

3、單例類必須給所有其他對(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?，選擇單例模式就是為了避免不一致狀態(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。或者說(shuō)：一個(gè)類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;
   } 
   //該類只能有一個(gè)實(shí)例
   private TestStream(){}  //私有無(wú)參構(gòu)造方法
   //該類必須自行創(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

//餓漢式單例類.在類初始化時(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

 //懶漢式單例類.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

 import java.util.HashMap;
 import java.util.Map;
 //登記式單例類.
 //類似Spring里面的方法，將類名注冊(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());
   }
 }

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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