05单件模式

2023-04-18 18:08 由 lee_ing 发表于 #软件设计

经典的单件模式

public class Singleton {
  private static Singleton uniqueInstance; //一个静态变量持有Singleton类的唯一实例。
  // 其他有用的实例变量写在这里

  //构造器声明为私有，只有Singleton可以实例化这个类!
  private Singleton() ()
  
  public static Singleton getInstance(){
    if(uniqueInstance == null){
        uniqueInstance = new Singleton();//getInstance()方法提供了一种实例化该类的方式，也返回它的一个实例。
    }
    return uniqueInstance ;
  }
}

单件模式没有公开的构造器，构造器声明为私有；为了获得一个单件对象，不是实例化一个，只是请求一个实例。因此类有一个静态方法，称为getInstance()。

用途：常常被用来管理资源池，像连接或者线程池。

你有一个包含注册表设置的对象。你不想让这个对象有多个副本，到处赋值一这会导致混乱。通过使用像单件模式这样的对象，你可以确保应用中的每个对象使用同一全局资源。

例子--巧克力工厂

一个Choc-O-Hoic公司的工业强度巧克力锅炉控制器类

public class ChocolateBoiler {
  private boolean empty;
  private boolean boiled;

  //这段代码只有在锅炉空的时候才启动!
  public ChocolateBoiler(){
    empty = true;
    boiled = false;
  }

  //要往锅炉里填充原料，锅炉必须是空的。一旦锅炉满了，我们就设置empty和boiled标志
  public void fill() {
    if(isEmpty()) {
        empty = false;
        boiled = false;
        //往锅炉里填充牛奶/巧克力混合物
    }
  }

  //要排空锅炉，锅炉必须是满的 (非空) 且煮过的。一旦排出完毕，我们把empty设置回true。
  public void drain() {
    if(!isEmpty() && isBoiled()) {
        //排出煮沸的牛奶和巧克力
        empty = true;
    }
  }

  //要煮混合物，锅炉必须是满而且未煮过的。一旦煮沸，我们r把boiled标志设为true。
  public void boil() {
    if(!isEmpty() &&!isBoiled()) {
        //将炉内物煮沸
        boiled = true;
    }
  }

  public boolean isEmpty() {return empty;}
  public boolean isBoiled() (return boiled;}
}

改成单件模式

public class ChocolateBoiler {
  private boolean empty;
  private boolean boiled;

  //改动一：
  private static Chocolateboiler uniqueinatance；

  //改动二：
  private ChocolateBoiler(){
    empty = true;
    boiled = false;
  }
  //改动三：
  public static ChocolateBoiler getInstance(){
    if(uniqueInstance == null) {
      uniqueInstance = new ChocolateBoiler()
    }
    return uniqueInstance;
  }

  public void fill() {
    if(isEmpty()) {
      empty = false;
      boiled = false;
      //往锅炉里填充牛奶/巧克力混合物
    }
  }
  // 剩下的chocolateBoiler代码·
}

单件模式

单件模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点；
类图：

添加线程造成的问题

解决多线程：通过把getInstance()方法变成同步(Synchronized)方法；
但是同步导致性能开销大

改进多线程

1.如果getlnstance()的性能对应用来说不是很关键，什么也不做。
2.转为急切(eagerly) 创建实例，而不用延迟创建

用这个方法，当类被加载时，我们依靠JVM来创建单件的唯一实例。JVM 保证在任何线程访问静态uniqueInstance变量之前，实例会被创建。

public class Singleton {
  //在静态初始化器中创建单件实例,这段代码保证是线程安全的!
  private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() {
    return uniqueInstance;//我们已经有了一个实例，因此返回它即可。
  }
}

3.用“双重检查加锁”在getlnstance()减少使用同步
双重检查加锁不适用1.4以及更早版本的Java!

public class Singleton {
  //volatile关键词确保:当uniquelnstance变量被初始化为单件实例时，多个线程正确处理uniquelnstance变量
  private volatilestatic Singleton uniqueInstance;
  private Singleton() {}
  
  public static Singleton getInstance() {
    if(uniqueInstance == null) {//检查实例，如果没有,进入同步区块。
       synchronized(Singleton.class){//注意，只有第一次才同步
          if(uniqueInstance == null) {
              uniqueInstance = new Singleton();//进入区块后，再检查一次。如果依然是空的，创建一个实例。
          }
        }
    }
    return uniqueInstance;
  }
}

总结

单件，确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
当你需要确保应用中的某个类只有一个实例，就用单件模式吧。

要点

1.单件模式确保应用中个类最多只有一个实例。
2.单件模式也提供访问此实例的全局点。
3.Java的单件实现用了一个私有构造器、一个静态方法以及一个静态变量。
4.检查你的性能和资源约束，为多线程应用小心选择一个适当的单件实现 (我们应该把所有应用都考虑为是多线程的)。
5.提防双重检查加锁实现。Java 5之前的版本，不是线程安全的
6.如果你使用多个类加载器，要小心，可能导致单件实现失效，导致出现多个实例。
7.你可以使用Java的枚举来简化单件的实现。