设计模式之——Singleton pattern

单例模式网址

Singleton pattern - wikipedia

单例模式定义

在一个系统中,一个类只有一个实例化的对象。

单例模式应用

  • The abstract factory, builder, and prototype patterns can use Singletons in their implementation.
  • Facade objects are often singletons because only one Facade object is required.
  • State objects are often singletons.
  • Singletons are often preferred to global variables because:
    • They do not pollute the global namespace (or, in languages with namespaces, their containing namespace) with unnecessary variables.<sup id="cite_ref-4" class="reference" style="line-height: 1; unicode-bidi: -webkit-isolate; white-space: nowrap; font-size: 12px; font-weight: normal; font-style: normal;">
    • They permit lazy allocation and initialization, whereas global variables in many languages will always consume resources.

实现方案

The singleton pattern is implemented by creating a class with a method that creates a new instance of the class if one does not exist. If an instance already exists, it simply returns a reference to that object.

可以实现延迟加载,即使用之前不占用内存或资源。(Note the distinction between a simple static instance of a class and a singleton: although a singleton can be implemented as a static instance, it can also be lazily constructed, requiring no memory or resources until needed.)

The singleton pattern must be carefully constructed in multi-threaded applications. If two threads are to execute the creation method at the same time when a singleton does not yet exist, they both must check for an instance of the singleton and then only one should create the new one. If the programming language has concurrent processing capabilities the method should be constructed to execute as a mutually exclusive operation. The classic solution to this problem is to use mutual exclusion on the class that indicates that the object is being instantiated.

Lazy initialization

使用“双重检查加锁”——double-checked locking。其中变量 instance 是 volatile 的,1.4及更早的Java中,volatile关键字的实现会导致双重检查加锁的失效。具体原因,参考 The "Double-Checked Locking is Broken" Declaration

public final class SingletonDemo {
    private static volatile SingletonDemo instance;
    private SingletonDemo() { }

    public static SingletonDemo getInstance() {
        if (instance == null ) {
            synchronized (SingletonDemo.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDemo();
                }
            }
        }

        return instance;
    }
}

在并发性并不是很高,性能并不特别需求的情况下,可以使用下面简洁的方法:

public final class SingletonDemo {
    private static SingletonDemo instance = null;
    private SingletonDemo() { }

    public static synchronized SingletonDemo getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonDemo();
        }

        return instance;
    }
}

Eager initialization

如果系统总是需要一个实例,或者创建实例的开销并不大,可以使用Eager initialization,它总是返回一个实例。

public final class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

这种方法的好处:

  1. 在类加载之后、被任何线程使用之前,static 的变量 INSTANCE 就已经定义好。
  2. 方法getInstance()不需要同步,所有的线程都会看到同样的实例。
  3. 关键字final使得 INSTANCE 不能修改,保证有且只有一个实例。

Static block initialization

static代码块中创建新实例,同Eager initialization

public final class Singleton {
    private static final Singleton instance;

    static {
        try {
            instance = new Singleton();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("Darn, an error occurred!", e);
        }
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

    private Singleton() {
        // ...
    }
}

Initialization-on-demand holder idiom

  1. 尽可能延迟加载
  2. 适用于所有的 Java 版本
  3. 线程安全
public final class Singleton {
        // Private constructor. Prevents instantiation from other classes.
        private Singleton() { }

        private static class SingletonHolder {
                private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
        }

        public static Singleton getInstance() {
                return SingletonHolder.INSTANCE;
        }
}

内部类SingletonHolder在方法getInstance()被调用时,才会被 class loader 加载。因此这个方法是线程安全的,不需要额外的同步手段。内部类SingletonHolder也可以被定义成final的。

The enum way

In the second edition of his book Effective Java, Joshua Bloch claims that "a single-element enum type is the best way to implement a singleton" for any language that supports enums, like Java.

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void execute (String arg) {
        // Perform operation here 
    }
}

Java语言保证,枚举类型会在需要使用时,通过 class loader 加载。同时 Java 的枚举类型是全局可见的,但是有些呆板 0_o。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 159,015评论 4 362
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,262评论 1 292
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 108,727评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,986评论 0 205
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,363评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,610评论 1 219
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,871评论 2 312
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,582评论 0 198
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,297评论 1 242
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,551评论 2 246
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,053评论 1 260
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,385评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,035评论 3 236
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,079评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,841评论 0 195
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,648评论 2 274
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,550评论 2 270

推荐阅读更多精彩内容