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java单例实现

发布时间:2024-06-21 01:54:14

① 如何写一个标准的java单例模式

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。
单例模式有一下特点:
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己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。
首先看一个经典的单例实现。
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance = null;

private Singleton() {
// Exists only to defeat instantiation.
}

public static Singleton getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
// Other methods...
}
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。)
但是以上实现没有考虑线程安全问题。所谓线程安全是指: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。显然以上实现并不满足线程安全的要求,在并发环境下很可能出现多个Singleton实例。

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
验证单例模式的示例
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
public class TestStream {
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
// 该类只能有一个实例
private TestStream() {
} // 私有无参构造方法
// 该类必须自行创建
// 有2种方式

private static TestStream ts1 = null;
// 这个类必须自动向整个系统提供这个实例对象
public static TestStream getTest() {
if (ts1 == null) {
ts1 = new TestStream();
}
return ts1;
}
public void getInfo() {
System.out.println("output message " + name);
}
public static void main(String[] args) {
TestStream s = TestStream.getTest();
s.setName("张孝祥 1");
System.out.println(s.getName());
TestStream s1 = TestStream.getTest();
s1.setName("张孝祥 2");
System.out.println(s1.getName());
s.getInfo();
s1.getInfo();
if (s == s1) {
System.out.println("创建的是同一个实例");
} else if (s != s1) {
System.out.println("创建的不是同一个实例");
} else {
System.out.println("application error");
}
}
}
////////////////////////////////////////////

② 么是单例模式,并写出单例模式的2种实现方式。

java模式之单例模式:
单例模式确保一个类只有一个实例,自行提供这个实例并向整个系统提供这个实例。
特点:
1,一个类只能有一个实例
2,自己创建这个实例
3,整个系统都要使用这个实例
Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中,一个类Class只有一个实例存在。在很多操作中,比如建立目录 数据库连接都需要这样的单线程操作。一些资源管理器常常设计成单例模式。
外部资源:譬如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个通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口被两个请求同时调用。内部资源,譬如,大多数的软件都有一个(甚至多个)属性文件存放系统配置。这样的系统应当由一个对象来管理这些属性文件。

一个例子:Windows 回收站。
在整个视窗系统中,回收站只能有一个实例,整个系统都使用这个惟一的实例,而且回收站自行提供自己的实例。因此,回收站是单例模式的应用。

两种形式:
1,饿汉式单例类
public class Singleton {

private Singleton(){}

//在自己内部定义自己一个实例,是不是很奇怪?
//注意这是private 只供内部调用

private static Singleton instance = new Singleton();

//这里提供了一个供外部访问本class的静态方法,可以直接访问
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}

2,懒汉式单例类

public class Singleton {

private static Singleton instance = null;

public static synchronized Singleton getInstance() {

//这个方法比上面有所改进,不用每次都进行生成对象,只是第一次

//使用时生成实例,提高了效率!
if (instance==null)
instance=new Singleton();
return instance; }

}

第二中形式是lazy initialization,也就是说第一次调用时初始Singleton,以后就不用再生成了。

③ 如何在Java中使用双重检查锁实现单例


publicclassSingleton{
privateSingleton(){}
privatestaticSingletonsingle=null;
//静态工厂方法
(){
if(singleton==null){
synchronized(Singleton.class){
if(singleton==null){
singleton=newSingleton();
}
}
}
returnsingleton;
}
}

你可以看下这种方式,其实双重检查和其他的区别就是getinstance方法,这个方法主要就是返回一个sigleton的实例。然后就是在创建方法检查。看代码第一个if如果singleton == null的话用synchhronized方法锁住这个,同步方法什么意思你应该明白,如果第一个if时候判断为null,那么只有一段代码能调用后面这段方法,如果还是为空的话那么就创建一个新对象

④ java中的单例模式的代码怎么写

我从我的博客里把我的文章粘贴过来吧,对于单例模式模式应该有比较清楚的解释:
单例模式在我们日常的项目中十分常见,当我们在项目中需要一个这样的一个对象,这个对象在内存中只能有一个实例,这时我们就需要用到单例。

一般说来,单例模式通常有以下几种:

1.饥汉式单例

public class Singleton {
private Singleton(){};
private static Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}

这是最简单的单例,这种单例最常见,也很可靠!它有个唯一的缺点就是无法完成延迟加载——即当系统还没有用到此单例时,单例就会被加载到内存中。
在这里我们可以做个这样的测试:

将上述代码修改为:

public class Singleton {
private Singleton(){
System.out.println("createSingleton");
};
private static Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
public static void testSingleton(){
System.out.println("CreateString");
}
}

而我们在另外一个测试类中对它进行测试(本例所有测试都通过Junit进行测试)

public class TestSingleton {
@Test
public void test(){
Singleton.testSingleton();
}
}

输出结果:

createSingleton
CreateString

我们可以注意到,在这个单例中,即使我们没有使用单例类,它还是被创建出来了,这当然是我们所不愿意看到的,所以也就有了以下一种单例。

2.懒汉式单例

public class Singleton1 {
private Singleton1(){
System.out.println("createSingleton");
}
private static Singleton1 instance = null;
public static synchronized Singleton1 getInstance(){
return instance==null?new Singleton1():instance;
}
public static void testSingleton(){
System.out.println("CreateString");
}
}

上面的单例获取实例时,是需要加上同步的,如果不加上同步,在多线程的环境中,当线程1完成新建单例操作,而在完成赋值操作之前,线程2就可能判
断instance为空,此时,线程2也将启动新建单例的操作,那么多个就出现了多个实例被新建,也就违反了我们使用单例模式的初衷了。

我们在这里也通过一个测试类,对它进行测试,最后面输出是

CreateString

可以看出,在未使用到单例类时,单例类并不会加载到内存中,只有我们需要使用到他的时候,才会进行实例化。

这种单例解决了单例的延迟加载,但是由于引入了同步的关键字,因此在多线程的环境下,所需的消耗的时间要远远大于第一种单例。我们可以通过一段测试代码来说明这个问题。

public class TestSingleton {
@Test
public void test(){
long beginTime1 = System.currentTimeMillis();
for(int i=0;i<100000;i++){
Singleton.getInstance();
}
System.out.println("单例1花费时间:"+(System.currentTimeMillis()-beginTime1));
long beginTime2 = System.currentTimeMillis();
for(int i=0;i<100000;i++){
Singleton1.getInstance();
}
System.out.println("单例2花费时间:"+(System.currentTimeMillis()-beginTime2));
}
}

最后输出的是:

单例1花费时间:0
单例2花费时间:10

可以看到,使用第一种单例耗时0ms,第二种单例耗时10ms,性能上存在明显的差异。为了使用延迟加载的功能,而导致单例的性能上存在明显差异,
是不是会得不偿失呢?是否可以找到一种更好的解决的办法呢?既可以解决延迟加载,又不至于性能损耗过多,所以,也就有了第三种单例:

3.内部类托管单例

public class Singleton2 {
private Singleton2(){}
private static class SingletonHolder{
private static Singleton2 instance=new Singleton2();
}
private static Singleton2 getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}

在这个单例中,我们通过静态内部类来托管单例,当这个单例被加载时,不会初始化单例类,只有当getInstance方法被调用的时候,才会去加载
SingletonHolder,从而才会去初始化instance。并且,单例的加载是在内部类的加载的时候完成的,所以天生对线程友好,而且也不需要
synchnoized关键字,可以说是兼具了以上的两个优点。

4.总结

一般来说,上述的单例已经基本可以保证在一个系统中只会存在一个实例了,但是,仍然可能会有其他的情况,导致系统生成多个单例,请看以下情况:

public class Singleton3 implements Serializable{
private Singleton3(){}
private static class SingletonHolder{
private static Singleton3 instance = new Singleton3();
}
public static Singleton3 getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}

通过一段代码来测试:

@Test
public void test() throws Exception{
Singleton3 s1 = null;
Singleton3 s2 = Singleton3.getInstance();
//1.将实例串行话到文件
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("singleton.txt");
ObjectOutputStream oos =new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(s2);
oos.flush();
oos.close();
//2.从文件中读取出单例
FileInputStream fis = new FileInputStream("singleton.txt");
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
s1 = (Singleton3) ois.readObject();
if(s1==s2){
System.out.println("同一个实例");
}else{
System.out.println("不是同一个实例");
}
}

输出:

不是同一个实例

可以看到当我们把单例反序列化后,生成了多个不同的单例类,此时,我们必须在原来的代码中加入readResolve()函数,来阻止它生成新的单例

public class Singleton3 implements Serializable{
private Singleton3(){}
private static class SingletonHolder{
private static Singleton3 instance = new Singleton3();
}
public static Singleton3 getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
//阻止生成新的实例
public Object readResolve(){
return SingletonHolder.instance;
}
}

再次测试时,就可以发现他们生成的是同一个实例了。

⑤ 如何在Java中使用双重检查锁实现单例

public class SingleDemo { private static SingleDemo s = null; private SingleDemo(){} public static SingleDemo getInstance(){ /*如果第一个线程获取到了单例的实例对象, * 后面的线程再专获取实例的时候不需要进入同步代码属块中了*/ if(s == null){ //同步代码块用的锁是单例的字节码文件对象,且只能用这个锁 synchronized(SingleDemo.class){ if(s == null){ s = new SingleDemo(); } } } return s; } } 用这种方式解决了懒汉式的线程安全问题,也提高了效率,但是在实际开发中还是用饿汉式的比较多,毕竟这个代码比较多,比较繁琐。

⑥ 如何在Java中实现单例模式

单例模式能如上面代码中的实现方式,最主要依赖于我们可以在私有的构造器中完成初始化的任务,而需要延迟或是从外部获取相关的参数。否则,我们就必须要采取延迟初始化的方式,一种典型实现方式的代码如下:
public class Configuration {
private static final Configuration instance = null;
private Configuration() {
// init}
public static Configuration getInstnace() {
if (instance == null) {
instance = new Configuration();}
return instance;}
// .. other methods}
注意getInstance方法,我们增加了一个if语句来实现延长初始化和只初始化一次。这段代码在单线程的情况下是没有问题的,但如果放在多线程中,就有可能产生多个Configuration实例了,从而破坏单例模式,是系统可能产生数据不一致的结果。如果解决在多线程里的问题,我们在下一篇文章中再为大家分析。
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