单例模式(Singleton Pattern)
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介绍
单例模式属于创建型模式的一种。在应用这个模式时,单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象,这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中,该服务器的配置信息存放在一个文件中,这些配置数据由一个单例对象统一读取,然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。
意图
确保一个类仅有一个实例,并为它提供一个全局访问点。
优点
- 在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例。
- 避免对资源的多重占用。
缺点
没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。
实现
实现单例模式的思路是:一个类能返回对象一个引用(永远是同一个)和一个获得该实例的方法(必须是静态方法,通常使用getInstance这个名称);
懒汉式(Hungry)
第一次调用才初始化,这种方式具备很好的 lazy loading,避免内存浪费。在多线程场景下,必须加锁synchronized来保证单例,但加锁会影响效率。
饿汉式(Lazy)
类加载时就初始化。在类装载时就实例化,容易产生垃圾对象。由于没有加锁,效率会提高,
双检锁/双重校验锁(DCL,即 double-checked locking)
采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能
登记式/静态内部类(Static)
通过对静态域使用延迟初始化,能达到双检锁方式一样的功效,但实现更简单。这种方式只适用于静态域的情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
枚举式(Enumeration)
这种实现方式还没有被广泛采用,但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁,自动支持序列化机制,绝对防止多次实例化。 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。不过,由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,也很少用。 不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。
应用实例
- Spring Bean的设计
**经验之谈:**一般情况下,不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式,建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时,才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时,可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求,可以考虑使用第 4 种双检锁方式。
参考资料
- 单例模式 - IBM Developer
- 《设计模式》