HeadFirst设计模式学习笔记(2)——单例模式

文章目录

- - - 特征
    - 引入
    - 多线程
    - 如何改善多线程？
    - - 方法一、“急切”创建实例
      - 方法二、“双重检查加锁”，在getInstance()中减少使用同步
    - 面试常用
    - - 单例模式虽然只有一个类，但是可能会导致多线程难以同步之类的问题，它适合什么场景呢？
      - 难道不能创建一个类，把所有的方法和变量都定义为静态的，把类直接当成一个单件？
      - 那么类加载器呢？听说两个类可能有机会各自创建自己的单例实例。
      - 想把单件类设计成超类，设计出子类，究竟可以不可以继承单件类？
      - 为什么全局变量比单例模式差？
    - 要点

特征

类图上只有一个类

引入

很多情况下，只有一个对象，比如线程池(threadpool)、缓存(cache)、处理偏好设置和注册表(registry)的对象。这类对象只有一个实例，多个实例反而会造成很多问题。

单例对象的构造器是私有的。
有一个静态方法getInstance(),调用它来开启工作
if(uniqueInstance == null)表示如果我们不需要这个实例，他就永远不会产生，这就“延迟实例化”(lazy instantiaze)

public class SingLeton{
    //利用一个静态变量来记录SingLeton类的唯一实例
    private static SingLeton uniqueInstance;
    private SingLeton(){}
    public static SingLeton getInstance(){
        if(uniqueInstance == null){
            uniqueInstance = new SingLeton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
    //其他方法
}

多线程

多线程可能会造成一定的问题

如何处理多线程呢？
public static synchronized SingLeton getInstance()

public class SingLeton{
    //利用一个静态变量来记录SingLeton类的唯一实例
    private static SingLeton uniqueInstance;
    private SingLeton(){}
    public static synchronized SingLeton getInstance(){
        if(uniqueInstance == null){
            uniqueInstance = new SingLeton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
    //其他方法
}

通过新增synchronized关键字到getInstance()方法中，迫使每个线程进入方法前，要先等别的线程离开该方法，即同一时间不会有多个线程进入该方法。uniqueInstance在设置好后，就不需要同步了。频繁引用getInstance()程序外加使用同步会导致程序执行效率下降100倍。

如何改善多线程？方法一、“急切”创建实例

如果程序总是使用单例或者创建和运行时程序负担较小，可以“急切”创建实例，而不是用延迟实例化的做法。JVM保证任何线程访问uniqueInstance静态变量前，一定先创建此实例。

public class SingLeton{
    //利用一个静态变量来记录SingLeton类的唯一实例
    private static SingLeton new SingLeton();
    private SingLeton(){}
    public static SingLeton getInstance(){
        return uniqueInstance;
    }
    //其他方法
}

方法二、“双重检查加锁”，在getInstance()中减少使用同步

首先检查是否创建了实例，如果尚未创建，“才”进行同步。

public class SingLeton {
    //利用一个静态变量来记录SingLeton类的唯一实例
    private volatile static SingLeton uniqueInstance;

    private SingLeton() {
    }

    public static SingLeton getInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            synchronized (SingLeton.class) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new SingLeton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

volatile

某个属性被多个线程共享，其中有一个线程修改了此属性，其他线程可以立即得到修改后的值
两次检查uniqueInstance为null，先进入同步再确定null才进行实例化。

面试常用单例模式虽然只有一个类，但是可能会导致多线程难以同步之类的问题，它适合什么场景呢？

A1：正确使用单例模式的方法有三种，使用同步机制，“急切”创建单例，或者双检测+同步机制。当需要控制实例个数的时候还是应当先用单例模式。

难道不能创建一个类，把所有的方法和变量都定义为静态的，把类直接当成一个单件？

A2: 当这样做时，由于构造方法是静态的，容易产生和初始化有关的bug，尤其是多个类时，更容易产生问题，所以建议使用对象的单例。

那么类加载器呢？听说两个类可能有机会各自创建自己的单例实例。

A3: 不同的类加载器会导致同一个类被加载多次，多个单件并存的情况。所以如果程序中有多个类加载器，又同时使用了单件模式，需要自行指定同一个类加载器。

想把单件类设计成超类，设计出子类，究竟可以不可以继承单件类？

A4: 继承单件类遇到的问题就是构造器是私有的。如果修改构造器的访问权限，单件的实现是利用静态变量，直接继承会导致所有的派生类共享同一个实例变量。

为什么全局变量比单例模式差？

单例模式的作用是确保只有一个实例并提供全局访问。全局变量实际上就是对对象的静态引用，这样的情况下就不能是根据我们需要来创建对象，“延迟实例化”和“急切”创建就是个例子，其中“急切”创建实例不能考虑到我们的需要。

要点

实现单件模式需要私有的构造器，一个静态方法和一个静态变量。
如果使用多个类加载器，可能会导致单件失效而产生多个实例。
结束啦~

我讲清楚了吗？觉得不错的话点个~

HeadFirst设计模式学习笔记(2)——单例模式

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