独一无二的对象:单件模式(单例模式)

落日映苍穹つ 2022-01-19 23:35 141阅读 0赞

距离上一篇文章已经过去两个月了。。。最近突然醒悟自己怎么越来越懒了，每天就打游戏堕落了哈哈哈

最近重新拾起Head First 设计模式，继续开始进阶之路

今天要写的是单件模式(书上是第5章才开始写着单件（不过我听到更多的是单例)，放在这里是我觉得比较简单，这也是所有设计模式中最简单的，不过还是不能小看，因为在实现上还是有许多的波折。下面就直接开始！

问题来了: 如何实现一个唯一的对象？这有什么作用？

大佬：有一些对象其实我们只需要实现一个，比如：线程池(threadpool)，缓存(cache)，对话框，设置注册表的对象，日志对象等。事实上，这些类对象只能有一个实例，如果创造多个实例，就会导致许多问题发生，例如：程序的行为异常、资源使用过量，或是导致不一致的结果。

我：说的有道理，确实有一些只需要一个实例，但这需要整个章节来讲吗，难道不能靠程序员之间约定或是利用全局变量做到？我觉得利用java的静态变量就可以做到。

大佬：许多时候，的确通过程序员之间的约定就可以办到，但如果有更好的办法，大家也乐意接受，就跟其他的模式一样，单件模式也是经得起时间的考验的，可以确保只有一个实例被创建。单件模式也给我们一个全局的访问点，和全局变量一样方便，又没有全局变量的缺点。

我：什么缺点？

大佬：举例来说，如果将一个对象赋值给全局变量，那你必须要在程序一开始就创建好对象，对吧？万一这个对象非常耗费资源，而程序这次的执行过程中又一直没用到它，不就浪费了吗，稍后你会看到，利用单件模式，我们可以在需要时才创建对象。

我：我觉得没什么困难的。

大佬：利用静态类变量，静态方法和适当的访问修饰符，可以做到这一点，但是，不管使用哪一种方法，能够了解单件的运作方式仍然是很有趣的事，单件模式听起来简单，要做得对可不简单。

问题：如何保证一个对象只能被实例化一次？

如何创建一个对象？ new MyObject();

万一另一个对象想创建MyObject会怎样？可以再次new 吗？ 当然可以了。

所以，一旦有一个类，我们是否能够多次的实例化它？ 如果是公开的类，就可以。

如果不是的话呢？ 如果不是公开类，只有同一个包内的类可以实例化它，但依然可以实例化它很多次。

你知道可以这样做吗？

public class MyObject {   
     private MyObject() {}
    }复制代码

有可以使用私有的构造器的对象吗？ 有的，在MyObject内的代码是唯一可以调用此构造器的代码。

这时在这个类里面加一个getInstance()方法

public class MyObject {   
     public static MyObject getInstance(){    
        return new MyObject();  
      } 
       private MyObject() { 
       }
    }复制代码

这样就可以在其他包实例化该对象了。

现在就需要保证它只能有一个实例被产生了。修改代码

public class MyObject {   
     private static MyObject myObject;   
     public static MyObject getInstance(){  
          if (myObject == null) {       
         myObject = new MyObject();     
       }      
      return myObject;   
     } 
       private MyObject() {   
         getInstance(); 
       }
    }复制代码

这样 ，我们就可以实现延迟加载化了。

此时，有另外一个问题出现了，突然有两条线程同时执行了实例化方法，并且创造了两个同样的对象。导致程序执行错误。

## 处理多线程 ##

只要把getInstance变成同步(synchronized)方法，多线程灾难几乎就可以轻易的解决。

public static synchronized MyObject getInstance(){  
      if (myObject == null) {  
          myObject = new MyObject();  
      } 
       return myObject;
    }复制代码

如果不知道synchronized关键字的方法，可以自行了解一下。

这样确实可以解决问题，但是会减低性能，这不就产生了另一个问题了吗，并且只有第一次执行此方法的时候，才需要真正的同步，换句话说，一旦设置好了myObject对象，就不再需要同步这个方法了。之后每次调用这个方法，同步是个累赘。

## 改善多线程 ##

1、如果getInstance()的性能对应用程序不是很关键，就什么都别做。

2、使用”急切”创建实例，而不是延迟实例化的做法。

如果应用程序总是创建并使用单例实例，或者在创建和运行方面的负担不太繁重，你可能想要在程序启动时就创建此单件

private static MyObject myObject = new MyObject();
    public static MyObject getInstance(){  
      return myObject;
    }
    private MyObject() { 
    }复制代码

3、用“双重检查加锁”，在getInstance()中减少使用同步

利用双重检查加锁(double-checked locking) ，首先检查实例是否已经创建了，如果尚未创建，才进行同步，这样一来就只有第一次会同步，这正是我们真正想要的。

private volatile static MyObject myObject;
    public static MyObject getInstance(){ 
       if (myObject == null) {     
       synchronized (MyObject.class){     
           if (myObject == null) {       
             myObject = new MyObject();      
          }      
      }
     }   
     return myObject;
    }
    private MyObject() {}复制代码

volatile  关键字确保当myObject被初始化成实例后，多个线程正确的处理它。复制代码

如果性能是你关心的重点，这个做法可以帮你大大的减少getInstance()的时间耗费。

## 总结 ##

单件模式(单例) ： 确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。