【设计者模式】单例模式

news/2024/4/24 17:59:27/文章来源:https://blog.csdn.net/qq_39438055/article/details/136434672

文章目录

  • 1、模式定义
  • 2、代码实现
    • (1)双重判空加锁方式
      • 两次判空的作用?
      • volatile 关键字的作用?
      • 构造函数私有?
    • (2)静态内部类【推荐】
    • (3)Kotlin中的单例模式
      • lateinit 和 by lazy 的区别:
  • 3、优缺点
  • 4、参考资料

1、模式定义

  • 作为对象的创建模式,单例模式确保某一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类。
  • 单例特别:(1)单例模式只能有一个实例。(2)单例类必须创建自己的唯一实例。(3)单例类必须向其他对象提供这一实例。

2、代码实现

(1)双重判空加锁方式

public class Singlnton{private static volatile Singlnton instance;private Singlnton(){}public static Singlnton getInstance(){ // 1if(instance==null){ // 2synchronized(Singlnton.class){ // 3if(instance==null){ // 4instance = new Singlnton(); // 5}}}return instance;}}

两次判空的作用?

  • 第一次:避免加锁
  • 第二次:进行实例化

volatile 关键字的作用?

  • 双重检锁单例模式在 CPU 的工作流,主要分为三步,1:分配内存对象空间。2:初始化对象。3:设置 instance 执行刚才分配的内存地址。注意 JVM 和 CPU 优化会指令重排,上面顺序会变成 1 -> 3 -> 2,单线程环境下,此顺序是没有问题,2 和 3 前后没有依赖性,但是在多线程情况下会有这种情况,当线程 A 在执行第 5 行代码时,B 线程进来执行到第 2 行代码。假设此时 A 执行的过程中发生了指令重排序,即先执行了 1 和 3,没有执行 2。那么由于 A 线程执行了 3 导致 instance 指向了一段地址,所以 B 线程判断 instance 不为 null,会直接跳到第 6 行并返回一个未初始化的对象,此时会产生空指针异常。volatile 能保持指令的有序性,能够有效禁止指令重排序。
  • 注意:“Singlnton instance” 相当于分配内存对象空间;“new Singlnton()” 相当于初始化对象;"="相当于设置 instance 执行刚才分配的内存地址。

构造函数私有?

  • 无法通过调用该类的构造函数来实例化该类的对象,只有通过该类提供的静态方法 getInstance 来得到该类的唯一实例

(2)静态内部类【推荐】

public class Singlnton{private Singlnton(){}private static class SinglntonHolder{private static Singlnton INSTANCE = new Singlnton();}public static Singlnton getInstance(){return SinglntonHolder.INSTANCE;}}
  • 利用 JAVA 虚拟机加载类的特性实现延迟加载和线程安全
  • 由于静态单例对象没有作为 Singleton 的成员变量直接实例化,因此类加载时不会实例化 Singleton,第一次调用 getInstance() 时将加载内部类 SingletonHolder,在该内部类中定义了一个 static 类型的变量 INSTANCE,此时会首先初始化这个成员变量,由 Java 虚拟机来保证其线程安全性,确保该成员变量只能初始化一次。由于 getInstance() 方法没有任何线程锁定,因此其性能不会造成任何影响。
  • 类加载机制

(3)Kotlin中的单例模式

class Singlnton private constructor(){companion object{val instance : Singlnton by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) {Singlnton() }}}class Singlnton private constructor(){companion object{@Volatileprivate var instance: Singlnton? = nullfun getInstance(): Singlnton =instance ?: synchronized(this) {instance ?: Singlnton().also {instance = it}}}}

lateinit 和 by lazy 的区别:

  • lateinit 只能用于修饰变量 var,不能用于可空的属性和 Java 的基本类型。
  • lateinit 可以在任何位置初始化并且可以初始化多次。
  • lazy() 只能用于修饰常量 val,并且 lazy() 是线程安全的。
  • lazy() 是一个函数,可以接受一个 Lambda 表达式作为参数,第一次调用时会执行 Lambda 表达式,以后调用该属性会返回之前的结果。
  • lazy() 源码分析

3、优缺点

  • 优点:
    • (1)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。
    • (2)避免对资源的多重占用。
  • 缺点:
    • (1)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。
    • (2)滥用单例会带来一些负面问题。如果实例化的对象长时间不被使用,系统会认定为垃圾而回收,这将导致共享对象状态的改变
  • 注意事项:++不能使用反射调用私有构造器,这样会实例化一个新的对象++
  • 如何避免反射创建新的单例对象

4、参考资料

  • 单例模式 Android 校招面试指南(只能在手机端打开)

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