设计模式学习笔记(1)——单例模式

28 August 2009

目的:

保证一个类仅有一个实例,并为该实例提供也个安全的全局访问点

用途:

在很多时候,系统中需要某个类只有一个实例,例如连接数据库时的驱动程序注册,加载属性文件等。

实现的核心是要有一个私有的构造方法,静态实例变量,以及返回该静态变量的公有静态方法作为全局访问接口。

一个最基本的实现:

public class Singleton { 
    private static Singleton instance = null; // 静态实例变量

    private Singleton() { // 私有的构造方法 
    }

    public static Singleton getInstance() { // 公有的全局访问接口 
       if (instance == null) { // 检查是否已经实例化,以保证只有一个实例 
            instance = new Singleton(); 
        } 
        return instance; 
    } 
}

这种实现在单线程环境下是没有什么问题的,但是在多线程环境下就会出现问题,例如现在有两个线程A,B,当A执行完红色的判断语句后切换到线程B,假设此时instance尚未实例化,B执行判断,条件为真,进行实例化instance,返回,当再次切换到线程A时,继续上一次的执行,实例化instance,这是系统中就存在了两个实例。

最简单的改进方法就是在对getInstance方法进行同步限制,也就是

public static synchronized Singleton getInstance() {…}

但是这样synchronized的效率很差,存在更好的改进方法

1.直接加载

通常使用的都是晚加载(Lazy mode),需要时在实例化,但是,有时能够确定系统中肯定要存在一个该类的实例,直接加载是一种简单的实现方式

public class SingletonEagerInstantiation { 
    private static SingletonEagerInstantiation instance = new SingletonEagerInstantiation(); //直接静态实例化

    private SingletonEagerInstantiation() { 
    }

    public static SingletonEagerInstantiation getInstance() { 
        return instance;//直接返回 
    } 
}

2.双重检查

刚才使用synchronized关键字时,出现了效率差的现象,是因为无论instance是否已经实例化了都要进行同步,synchronized效率很差,而使用双重检查,先判断instance是否已经实例化,如果为空在进行同步,这样就提高了效率,而且这种实现方式也提供了晚加载的能力,但是注意volatile关键字限制了该种实现方式只能用于jdk1.5以上版本

public class SingletonDoubleCheck { 
    private static volatile SingletonDoubleCheck instance = null; 
    private SingletonDoubleCheck() { 
    } 
    public static SingletonDoubleCheck getInstance() { 
        if (instance == null) {//先判断 
            synchronized (SingletonDoubleCheck.class) {//如果没有实例化,同步 
                if (instance == null) {//再次判断 
                    instance = new SingletonDoubleCheck();//实例化 
                } 
            } 
        } 
        return instance; 
    } 
}


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