P31、面试题2:实现Singleton模式
题目:设计一个类,我们只能生成该类的一个实例 |
java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式分三种:懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例三种。
单例模式有以下特点:
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。
a、懒汉式单例
//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己 package com.yyq;
/**
* Created by Administrator on 2015/9/4.
*/
public class Singleton {
private Singleton(){} //私有的默认构造方法,因此无法使用构造方法实例化
private static Singleton single = null; //注意,这里没有final
public static Singleton getInstance(){ //静态工厂方法
if(single == null)
single = new Singleton();
return single;
}
}
Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
(事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论,姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。)
但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,下面介绍的饿汉式单例是线程安全的。
b、饿汉式单例
//饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化 package com.yyq;
/**
* Created by Administrator on 2015/9/4.
*/
public class Singleton {
private Singleton(){} //私有的默认构造方法,因此无法使用构造方法实例化
private static final Singleton SINGLE= new Singleton(); //注意,这里有final
public static Singleton getInstance(){ //静态工厂方法
return SINGLE;
}
}
饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以是线程安全的。
C、登记式单例
//类似Spring里面的方法,将类名注册,下次从里面直接获取。 import java.util.HashMap;
import java.util.Map; /**
* Created by Administrator on 2015/9/4.
*/
public class Singleton {
private static Map<String,Singleton> map = new HashMap<String,Singleton>();
static {
Singleton single = new Singleton();
map.put(single.getClass().getName(),single);
}
//保护的默认构造方法
protected Singleton(){}
public static Singleton getInstance(String name){
if(name == null || name == ""){
name = Singleton.class.getName();
System.out.println("name == null" +"-->name"+name);
}
if(map.get(name) == null){
try{
map.put(name,(Singleton) Class.forName(name).newInstance());
}catch (InstantiationException e){
e.printStackTrace();
}catch (IllegalAccessException e){
e.printStackTrace();
}catch (ClassNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}
}
return map.get(name);
}
public String about(){
return "Hello, I am RegSingleton";
}
public static void main(String[] args) {
Singleton single = Singleton.getInstance(null);
System.out.println(single.about());
}
}
登记式单例实际上维护了一组单例类的实例,将这些实例存放在一个Map(登记薄)中,对于已经登记过的实例,则从Map直接返回,对于没有登记的,则先登记,然后返回。
饿汉式和懒汉式区别
这两种乍看上去非常相似,其实是有区别的,主要两点
1、线程安全:
饿汉式是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,懒汉式就不行,它是线程不安全的,如果用于多线程可能会被实例化多次,失去单例的作用。
如果要把懒汉式用于多线程,有两种方式保证安全性,一种是在getInstance方法上加同步,另一种是在使用该单例方法前后加双锁。
2、资源加载:
饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,会占据一定的内存,相应的在调用时速度也会更快,
而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次掉用时要初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。
什么是线程安全?
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作,或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题,那就是线程安全的。
应用
以下是一个单例类使用的例子,以懒汉式为例:
package com.yyq; /**
* Created by Administrator on 2015/9/4.
*/
public class Singleton {
String name = null;
private Singleton(){}
private static Singleton instance = null;
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null)
instance = new Singleton();
return instance;
}
public String getName(){
return this.name;
}
public void setName(String name){
this.name = name;
}
public void printInfo(){
System.out.println("The name is "+this.name);
} public static void main(String[] args) {
Singleton ts1 = Singleton.getInstance();
ts1.setName("Demo01");
Singleton ts2 = Singleton.getInstance();
ts2.setName("Demo02");
ts1.printInfo();
ts2.printInfo();
if(ts1 == ts2)
System.out.println("创建的是同一个实例");
else
System.out.println("创建的不是同一个实例");
}
}
输出结果:
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