大话设计模式之——单例模式

单例(Singleton)

Intent

确保一个类只有一个实例,并提供该实例的全局访问点。

Class Diagram

使用一个私有构造函数、一个私有静态变量以及一个公有静态函数来实现。

私有构造函数保证了不能通过构造函数来创建对象实例,只能通过公有静态函数返回唯一的私有静态变量。


Implementation

Ⅰ 懒汉式-线程不安全

以下实现中,私有静态变量 uniqueInstance 被延迟实例化,这样做的好处是,如果没有用到该类,那么就不会实例化 uniqueInstance,从而节约资源。

这个实现在多线程环境下是不安全的,如果多个线程能够同时进入 if (uniqueInstance == null) ,并且此时 uniqueInstance 为 null,那么会有多个线程执行 uniqueInstance = new Singleton(); 语句,这将导致实例化多次 uniqueInstance。

public class Singleton {

    private static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getUniqueInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

Ⅱ 饿汉式-线程安全

线程不安全问题主要是由于 uniqueInstance 被实例化多次,采取直接实例化 uniqueInstance 的方式就不会产生线程不安全问题。

但是直接实例化的方式也丢失了延迟实例化带来的节约资源的好处。

private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();

Ⅲ 懒汉式-线程安全

只需要对 getUniqueInstance() 方法加锁,那么在一个时间点只能有一个线程能够进入该方法,从而避免了实例化多次 uniqueInstance。

但是当一个线程进入该方法之后,其它试图进入该方法的线程都必须等待,即使 uniqueInstance 已经被实例化了。这会让线程阻塞时间过长,因此该方法有性能问题,不推荐使用。

public static synchronized Singleton getUniqueInstance() {
    if (uniqueInstance == null) {
        uniqueInstance = new Singleton();
    }
    return uniqueInstance;
}

Ⅳ 双重校验锁-线程安全

uniqueInstance 只需要被实例化一次,之后就可以直接使用了。加锁操作只需要对实例化那部分的代码进行,只有当 uniqueInstance 没有被实例化时,才需要进行加锁。

双重校验锁先判断 uniqueInstance 是否已经被实例化,如果没有被实例化,那么才对实例化语句进行加锁。

public class Singleton {

    private volatile static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getUniqueInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

考虑下面的实现,也就是只使用了一个 if 语句。在 uniqueInstance == null 的情况下,如果两个线程都执行了 if 语句,那么两个线程都会进入 if 语句块内。虽然在 if 语句块内有加锁操作,但是两个线程都会执行 uniqueInstance = new Singleton(); 这条语句,只是先后的问题,那么就会进行两次实例化。因此必须使用双重校验锁,也就是需要使用两个 if 语句:第一个 if 语句用来避免 uniqueInstance 已经被实例化之后的加锁操作,而第二个 if 语句进行了加锁,所以只能有一个线程进入,就不会出现 uniqueInstance == null 时两个线程同时进行实例化操作。

if (uniqueInstance == null) {
    synchronized (Singleton.class) {
        uniqueInstance = new Singleton();
    }
}

uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要的, uniqueInstance = new Singleton(); 这段代码其实是分为三步执行:

  1. 为 uniqueInstance 分配内存空间
  2. 初始化 uniqueInstance
  3. 将 uniqueInstance 指向分配的内存地址

但是由于 JVM 具有指令重排的特性,执行顺序有可能变成 1>3>2。指令重排在单线程环境下不会出现问题,但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如,线程 T1 执行了 1 和 3,此时 T2 调用 getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空,因此返回 uniqueInstance,但此时 uniqueInstance 还未被初始化。

使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排,保证在多线程环境下也能正常运行。

Ⅴ 静态内部类实现

当 Singleton 类被加载时,静态内部类 SingletonHolder 没有被加载进内存。只有当调用 getUniqueInstance() 方法从而触发 SingletonHolder.INSTANCE 时 SingletonHolder 才会被加载,此时初始化 INSTANCE 实例,并且 JVM 能确保 INSTANCE 只被实例化一次。

这种方式不仅具有延迟初始化的好处,而且由 JVM 提供了对线程安全的支持。

public class Singleton {

    private Singleton() {
    }

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

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

Ⅵ 枚举实现

public enum Singleton {

    INSTANCE;

    private String objName;


    public String getObjName() {
        return objName;
    }


    public void setObjName(String objName) {
        this.objName = objName;
    }


    public static void main(String[] args) {

        // 单例测试
        Singleton firstSingleton = Singleton.INSTANCE;
        firstSingleton.setObjName("firstName");
        System.out.println(firstSingleton.getObjName());
        Singleton secondSingleton = Singleton.INSTANCE;
        secondSingleton.setObjName("secondName");
        System.out.println(firstSingleton.getObjName());
        System.out.println(secondSingleton.getObjName());

        // 反射获取实例测试
        try {
            Singleton[] enumConstants = Singleton.class.getEnumConstants();
            for (Singleton enumConstant : enumConstants) {
                System.out.println(enumConstant.getObjName());
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
firstName
secondName
secondName
secondName

该实现可以防止反射攻击。在其它实现中,通过 setAccessible() 方法可以将私有构造函数的访问级别设置为 public,然后调用构造函数从而实例化对象,如果要防止这种攻击,需要在构造函数中添加防止多次实例化的代码。该实现是由 JVM 保证只会实例化一次,因此不会出现上述的反射攻击。

该实现在多次序列化和序列化之后,不会得到多个实例。而其它实现需要使用 transient 修饰所有字段,并且实现序列化和反序列化的方法。

Examples

  • Logger Classes
  • Configuration Classes
  • Accesing resources in shared mode
  • Factories implemented as Singletons

JDK

  • java.lang.Runtime#getRuntime()
  • java.awt.Desktop#getDesktop()
  • java.lang.System#getSecurityManager()

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/28890.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Python零基础入门(二)——IDE介绍以及Python+PyCharm的安装

系列文章目录 个人简介:机电专业在读研究生,CSDN内容合伙人,博主个人首页 Python入门专栏:《Python入门》欢迎阅读,一起进步!🌟🌟🌟 码字不易,如果觉得文章不…

路径规划算法:基于适应度相关优化的路径规划算法- 附代码

路径规划算法:基于适应度相关优化的路径规划算法- 附代码 文章目录 路径规划算法:基于适应度相关优化的路径规划算法- 附代码1.算法原理1.1 环境设定1.2 约束条件1.3 适应度函数 2.算法结果3.MATLAB代码4.参考文献 摘要:本文主要介绍利用智能…

Unity基础4——LineRenderer

一、参数面板 二、参数介绍 Loop:是否首尾相连 Positions:线段的点 Width:线段宽度曲线的调整 Color:颜色变化 需要搭配材质才有效果 Corner Vertices:角顶点、圆角 此属性指,在一条线中绘制角时使用了…

一文读懂功率信号源(信号发生器)

功率信号源是一种用于产生高功率信号的电子设备,它广泛应用于各个领域,在生产、测试和调试中起着重要的作用。下面就让安泰将介绍功率信号源的基本概念、工作原理、分类以及应用。 功率信号源是一种能够产生稳定输出功率的设备。它通常由一个稳压电源和一…

红帽认证常见答疑(二):电脑配置、实验环境和考试环境、可以自学吗

学习红帽需要配置什么样的电脑? RHCE推荐学员自己的电脑内存在16G左右,RHCA推荐学员电脑内存在32-64G,且最好配置128G以上的固态硬盘,如果自己没有该配置的电脑,誉天可以提供远程学习环境,可以随时随地连接…

Java实现的五子棋游戏 ~java.awtjava.swing

文章目录 Java实现的五子棋游戏1.实现效果2.实现源码2.1运行主函数main.java2.2 棋盘布局Chessboard.java3.Algorithm算法 点击下载链接:Java实现的五子棋游戏源码下载 Java实现的五子棋游戏 作业要求: (1)课题代号: …

【裸机开发】使用汇编清除 .bss 段

目录 1、为什么要清除 .bss 段 2、使用汇编清除 .bss 段 1、为什么要清除 .bss 段 .bss 段保存的是 未被初始化 或者 初始化为0 的全局/静态变量。在编译器看来,这些东西是多余的,实际并不会给他们分配空间。因此,编译生成目标文件的时候&…

提升安全性与合规性的关键工具ADAudit Plus

在当今数字化时代,企业对于安全性和合规性的要求越来越高。特别是在Active Directory(AD)域中,作为组织的核心身份验证和访问管理系统,审计活动的重要性变得前所未有。为了满足这一需求,ADAudit Plus成为了…

A Survey of Large Language Models

本文是LLM系列的第一篇文章,针对《A Survey of Large Language Models》的翻译。 大语言模型综述 摘要1 引言2 概述2.1 LLM的背景2.2 GPT系列模型 的技术演化 3 LLMs的资源3.1 公开可用的模型检查点或APIs3.2 常用的语料库3.3 库资源 4 预训练4.1 数据收集4.1.1 数…

深入剖析 Python 函数参数传递机制及高级应用

前言 在本篇文章中,笔者将带你深入探讨 Python 函数传参的进阶主题。 通过阅读本篇文章,你可以深入了解 Python 函数传参的进阶主题,掌握更多高级的函数技巧,提升你的 Python 编程能力。 前面分享了Python 函数传参基础篇&#xf…

嵌入式Linux应用开发笔记:串口

文章目录 目的基础说明开发准备设备树应用程序 应用程序与演示代码演示 总结设备树文件 目的 串口(UART)是嵌入式设备中比较常用的功能。这篇文章将记录下应用程序中串口操作相关内容。 这篇文章中内容均在下面的开发板上进行测试: 《新唐N…

中介者模式(二十一)

相信自己,请一定要相信自己 上一章简单介绍了观察者模式(二十), 如果没有看过, 请观看上一章 一. 中介者模式 引用 菜鸟教程里面中介者模式介绍: https://www.runoob.com/design-pattern/mediator-pattern.html 中介者模式(Mediator Pattern&#xff…

Django-带参数的路由编写(一)【不用正则表达式匹配的简单带参数路由】

在某urls.py文件有如下的路由配置语句&#xff1a; urlpatterns [path(app2/show/<int:id>/,views.show_id), ]语句&#xff1a; path(app2/show/<int:id>/,views.show_id),中的<int:id>就是带参数的URL中的参数部分&#xff0c;其语法格式如下&#xff1a…

Vue中如何进行图片识别与物体检测

Vue中如何进行图片识别与物体检测 随着人工智能技术的发展&#xff0c;图像识别和物体检测已经成为了很多应用场景的必备功能。在Vue中如何使用百度AI或腾讯AI等云服务实现图片识别和物体检测呢&#xff1f;本文将为您介绍一些基本概念和示例代码&#xff0c;帮助您快速入门。…

【数据库】Mysql索引、事务与存储引擎

文章目录 一、索引介绍1. 索引的概念2. 索引的作用与副作用2.1 索引的作用2.2 索引的副作用2.3 如何实现索引 3. 创建索引的原则依据4. 索引的分类和创建4.1 普通索引直接创建索引修改表方式创建创建表的时指定索引 4.2 唯一索引直接创建唯一索引修改表方式创建创建表的时候指定…

两个HC-05蓝牙之间的配对

两个HC-05蓝牙之间的配对 文章目录 两个HC-05蓝牙之间的配对1.进入AT指令模式后&#xff0c;先确定是否为AT模式&#xff1a;2.获取模块A,B的地址3.将蓝牙A配置为主模式&#xff0c;将蓝牙B配置为从模式&#xff1a;4.设置模块通信波特率,蓝牙模块A和B的配置需要相同6.验证 买了…

间接采购管理中常见的五大挑战

间接采购&#xff0c;有时也被称为间接费用或尾部支出&#xff0c;这些商品或服务不是制造产品直接必需的&#xff0c;而是日常运营所需的。 ● 办公室和行政用品 ● 商店地点的消耗品&#xff08;例如&#xff0c;清洁用品&#xff09; ● 设施管理费用 ● 专业服务 ● 旅行…

flutter创建、安装扩展包、打包apk

1、创建APK项目 要在VSCode中创建一个Flutter应用程序&#xff0c;请按照以下步骤进行操作&#xff1a; 安装Flutter SDK&#xff1a;请确保你已经安装了Flutter SDK&#xff0c;并配置了Flutter的环境。你可以在Flutter的官方网站上找到安装和设置Flutter的详细说明。 安装V…

将深度学习与传统计算机视觉进行比较

原创 | 文 BFT机器人 深度学习 (DL) 在数字图像处理中用于解决难题&#xff08;例如&#xff0c;图像着色、分类、分割和检测&#xff09;。卷积神经网络 (CNN) 等深度学习方法通过使用大数据和丰富的计算资源提高预测性能&#xff0c;突破了可能性的界限。 深度学习是机器学习…

Fiddler中 AutoResponder 使用

Fiddler的 AutoResponder &#xff0c;即URL重定向功能非常强大。不管我们做URL重定向&#xff0c;还是做mock测试等&#xff0c;都可以通过该功能进行实践。 下面&#xff0c;小酋就来具体讲下该功能的用法。 如果你想学习Fiddler抓包工具&#xff0c;我这边给你推荐一套视频…