單例模式有幾種？如何優(yōu)化？
在某些系統(tǒng)中，為了節(jié)省內(nèi)存資源和保證數(shù)據(jù)內(nèi)容的一致性，對于某些類只能創(chuàng)建一個實(shí)例，這種模式稱為singleton模式。
單體模式的定義和特征
Singleton模式的定義:指一個類只有一個實(shí)例，并且該類可以自己創(chuàng)建這個實(shí)例的模式。比如在Windows中只能打開一個任務(wù)管理器，可以避免打開多個任務(wù)管理器窗口造成的內(nèi)存資源浪費(fèi)，或者每個窗口顯示內(nèi)容不一致。
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，還有Windows的回收站，操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)，多線程中的線程池，顯卡的驅(qū)動對象，打印機(jī)的后臺處理服務(wù)，應(yīng)用程序的日志對象，數(shù)據(jù)庫的連接池，網(wǎng)站的計(jì)數(shù)器，Web應(yīng)用程序的配置對象，應(yīng)用程序中的對話框，系統(tǒng)中的緩存，這些往往被設(shè)計(jì)成單一的案例。
Singleton模式在現(xiàn)實(shí)生活中也有廣泛應(yīng)用，比如公司CEO、部門經(jīng)理等。J2EE標(biāo)準(zhǔn)中的ServletContext和ServletContextConfig，Spring框架應(yīng)用中的ApplicationContext和數(shù)據(jù)庫中的連接池也是singleton模式。
單例模式有三個特征:
單例類只有一個實(shí)例對象；singleton對象必須由singleton類本身創(chuàng)建；singleton類為訪問singleton提供了一個全局訪問點(diǎn)。單例模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
單例模式的優(yōu)勢:
Singleton模式可以保證內(nèi)存中只有一個實(shí)例，減少了內(nèi)存開銷。可以避免多次占用資源。Singleton模式設(shè)置了全局訪問點(diǎn)，可以優(yōu)化和共享對資源的訪問。單一模式和。;的缺點(diǎn):
Singleton模式一般沒有接口，所以很難擴(kuò)展。如果要擴(kuò)展，除了修改原代碼，沒有第二條路，這違背了開放封閉原則。在并發(fā)測試中，單件模式不利于代碼調(diào)試。在調(diào)試期間，如果singleton中的代碼沒有完成，就不能模擬新的對象。單一模式和。;的功能代碼通常寫在一個類中。如果功能設(shè)計(jì)不合理，很容易違反單一責(zé)任原則。Singleton模式看起來很簡單，實(shí)現(xiàn)起來也很簡單。單體模式是面試中的一個高頻面試問題。希望大家好好學(xué)習(xí)，掌握獨(dú)生子女模式，提升核心競爭力，給面試加分，順利拿到Offer。
單一模式和。;的應(yīng)用場景
對于Java，singleton模式可以保證在一個JVM中只有一個實(shí)例。單一模式和。;的應(yīng)用場景主要包括以下幾個方面。
對于一些需要經(jīng)常創(chuàng)建的類，使用單例可以減輕系統(tǒng)的內(nèi)存壓力，減少GC。當(dāng)一個類只需要生成一個對象時，比如一個類的班長，每個人s身份證號等。有些類在創(chuàng)建實(shí)例時會占用更多的資源，或者實(shí)例化需要很長時間，并且經(jīng)常被使用。當(dāng)一個類需要頻繁實(shí)例化，并且創(chuàng)建的對象被頻繁銷毀時，比如多線程線程池、網(wǎng)絡(luò)連接池等。頻繁訪問數(shù)據(jù)庫或文件的對象。對于一些控制硬件層面的操作，或者從系統(tǒng)角度看應(yīng)該是單個控制邏輯的操作，如果有多個實(shí)例，系統(tǒng)就完全亂套了。當(dāng)需要共享對象時。因?yàn)樵趩卫Ｊ街兄荒軇?chuàng)建一個對象，所以共享這個對象可以節(jié)省內(nèi)存并加快對象訪問。如Web中的配置對象、數(shù)據(jù)庫的連接池等。singleton模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)
單一模式是最簡單的設(shè)計(jì)模式之一。通常，普通類的構(gòu)造函數(shù)是公共的，外部類可以通過"新構(gòu)造函數(shù)()"。但是，如果將類的構(gòu)造函數(shù)設(shè)置為private，則外部類無法調(diào)用該構(gòu)造函數(shù)，因此無法生成多個實(shí)例。此時，類本身必須定義一個靜態(tài)私有實(shí)例，并提供一個靜態(tài)公共函數(shù)來創(chuàng)建或獲取靜態(tài)私有實(shí)例。
讓分析了它的基本結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。
1.單例模式的結(jié)構(gòu)
單一模式和。;的主要角色如下。
Singleton類:包含一個實(shí)例并且可以自己創(chuàng)建這個實(shí)例的類。訪問類:使用單例的類。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1單例模式的結(jié)構(gòu)圖。
2.單例模式的實(shí)現(xiàn)
單例模式通常有兩種實(shí)現(xiàn)形式。
第一種:懶惰的單一案例
這種模式的特點(diǎn)是類加載時不生成singleton，只有第一次調(diào)用getlnstance方法時才創(chuàng)建。代碼如下:
公共類LazySingleton{
privatestaticvolatilelazysingleton實(shí)例null//確保實(shí)例在所有線程中同步。
列兵LazySingleton(){
}//private防止類被外部實(shí)例化。
公共靜態(tài)同步LazySingletongetInstance(){
//在//getInstance方法之前同步
if(實(shí)例為空){
實(shí)例newLazySingleton()
}
返回實(shí)例
}
}
注意:如果你正在寫一個多線程程序，不要不要刪除前面代碼中的關(guān)鍵字volatile和synchronized，否則會有線程不安全的問題。如果你不t刪除這兩個關(guān)鍵字，可以保證線程安全，但是每次訪問都要同步，會影響性能，消耗更多資源。這就是懶單胞的缺點(diǎn)。第二種:餓漢式單例
這種模式的特點(diǎn)是，一旦加載了類，就會創(chuàng)建一個singleton，這確保了在調(diào)用getInstance方法之前該singleton已經(jīng)存在。
公共類饑餓Singleton{
私有靜態(tài)最終HungrySingleton實(shí)例newHungrySingleton()
二等兵HungrySingleton(){
}
公共靜態(tài)HungrySingletongetInstance(){
返回實(shí)例
}
}
餓了么中文singleton在創(chuàng)建類的同時創(chuàng)建了一個靜態(tài)對象供系統(tǒng)使用，以后也不會更改，所以是線程安全的，可以直接用于多線程，沒有問題。
單例模式的應(yīng)用實(shí)例
【例1】使用lazysingleton模式模擬生成美國當(dāng)前總統(tǒng)對象。
分析:每屆美國只有一位總統(tǒng)，所以這個例子適合用singleton模式來實(shí)現(xiàn)。圖2是lazysingleton實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2美國總統(tǒng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖
程序代碼如下:
公共類SingletonLazy{
公共靜態(tài)voidmain(String[]args){
zt1總裁()
()//輸出總統(tǒng)的名字。
zt2總統(tǒng)()
()//輸出總統(tǒng)的名字。
if(zt1zt2){
他們是同一個人！)
}否則{
(他們不是同一個人！)
}
}
}
班長{
私有靜態(tài)易變總統(tǒng)實(shí)例null//確保實(shí)例在所有線程中同步。
//private防止類被外部實(shí)例化。
私人總裁(){
(產(chǎn)生一個總統(tǒng)！)
}
公共靜態(tài)同步總統(tǒng)getInstance(){
//向getInstance方法添加同步。
if(實(shí)例為空){
實(shí)例新總裁()
}否則{
已經(jīng)有總統(tǒng)了，新總統(tǒng)無法產(chǎn)生！)
}
返回實(shí)例
}
publicvoidgetName(){
(我是美國總統(tǒng):特朗普。)}
}
程序運(yùn)行結(jié)果如下:
產(chǎn)生一個總統(tǒng)！
我是美國總統(tǒng):特朗普。
已經(jīng)有總統(tǒng)了，新總統(tǒng)無法產(chǎn)生！
我是美國總統(tǒng):特朗普。
他們是同一個人！
【例2】用餓漢風(fēng)格的單體模式模擬生成豬八戒對象。
分析:和前面的例子類似，只有一個豬八戒，所以這個例子也適合用singleton模式實(shí)現(xiàn)，所以使用了框架形式的Jframe組件。這里的豬八戒類是一個singleton類，可以定義為panelJPanel的子類，包含了保存豬八戒圖片的標(biāo)簽，客戶端表單可以獲取豬八戒對象并顯示。圖3是餓了么漢單例實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3豬八戒發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖
程序代碼如下:
導(dǎo)入*
導(dǎo)入javax.swing.*
公共類單身者{
公共靜態(tài)voidmain(String[]args){
Jframejf新Jframe(饑餓單例模式測試)
(新網(wǎng)格布局(1，2))
容器內(nèi)容窗格()
八戒obj1()
(obj1)
八戒obj2()
(obj2)
if(obj1obj2){
他們是同一個人！)
}否則{
(他們不是同一個人！)
}
()
(正確)
(Jframe。出口_開_關(guān))
}
}
Bajie類擴(kuò)展JPanel{
私有靜態(tài)Bajie實(shí)例newBajie()
大兵八戒(){
JLabell1新JLabel(新圖像圖標(biāo)())
(l1)
}
公共靜態(tài)BajiegetInstance(){
返回實(shí)例
}
}
程序的運(yùn)行結(jié)果如圖4所示。
圖4豬八戒發(fā)電機(jī)運(yùn)行結(jié)果
單例模式的擴(kuò)展
Singleton模式可以擴(kuò)展為有限的multi-TCM模式，可以生成有限數(shù)量的實(shí)例并保存在ArrayList中，客戶需要時可以隨機(jī)獲取。其結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。
圖5有限多實(shí)例模式的結(jié)構(gòu)圖
Spring如何解決循環(huán)依賴的問題？
你的問題太大了，很難解釋清楚。簡單來說，Spring執(zhí)行InstantiateBean中的構(gòu)造器方法來構(gòu)造一個實(shí)例。如果它是單例的，它將將其放入singletonBeanFactory的緩存中，然后執(zhí)行populateBean方法來設(shè)置屬性。循環(huán)依賴的問題通過singletonBeanFactory的緩存來解決。推薦你看看這個鏈接。作者講得非常仔細(xì)清晰。