Java设计模式之单例模式

单例模式如果细分的话至少有8种以上(笔者知道的实现方式大概就有10种左右)的实现方式,这其中有一些实现方式是存在问题的,例如:线程安全问题、原子性问题等。笔者将列举出可行的单例模式的实现方式(存在问题的方式将不在此列举),并分析其中的优缺点。

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以下是笔者的代码,其中饿汉式和懒汉式是以往最经典和常用的方式:

饿汉式(静态常量):

该方式不能实现懒加载、参数化、配置化,简单地说就是不够灵活。但却是一种简单可行的方式,在Java jdk中就有用到该方式实现单例,例如Runtime类。虽然jdk中没有使用final,但达到的效果是相同的,该方式还能用静态代码块实现。代码如下:

饿汉式(静态代码块):


该方式效果和优缺点同上。

懒汉式(线程同步):


该方式达到了实现懒加载、可参数化、可配置化的要求,但是明显的缺点就是效率太低。

懒汉式(双重检查):


该方式值得推荐使用,使用该方式需要对线程知识有一定的了解。

除了饿汉式和懒汉式,下面笔者再提供两种值得推荐的方式。

静态内部类式:


该方式类似于饿汉式和懒汉式的结合版,既避免了线程同步问题,又支持延迟加载,还提高了效率。

枚举式


该方式简单直接。不过目前使用的频率不高,可能是因为枚举是在JDK1.5之后的新特性的原因,大家还未习惯使用枚举吧。

以上六种方式均为可行的实现单例模式的方式,可根据具体需求进行选择。

下面列举几个单例模式的应用场景:

1.应用程序的日志应用,一般都何用单例模式实现,这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态,因为只能有一个实例去操作,否则内容不好追加。

2.Web应用的配置对象的读取,一般也应用单例模式,这个是由于配置文件是共享的资源。

3.数据库连接池的设计一般也是采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池,主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗,这种效率上的损耗还是非常昂贵的,用单例模式来维护,就可以大大降低这种损耗。

4.多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式,这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。

5.操作系统的文件系统,也是大的单例模式实现的具体例子,一个操作系统只能有一个文件系统。

6. HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式,所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例。

简单的说说单例的目的:资源共享,避免多次创建对象,以提高性能。资源控制,方便资源之间的互相通信。

单例模式与垃圾回收:单例模式创建的对象会不会被垃圾回收机制回收?这是一个饱受争议的问题,网上各种水平的人,包括所谓的“技术大牛”都持有不同观点。但是笔者可以在这里明确的告诉大家,一个单例对象即使长时间未被引用也不会被垃圾回收机制给卸载掉。关于垃圾回收(GC)的底层原理,不属于本文范围,在此不做过多讲解。

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