單例模式有幾種？如何優(yōu)化？

在某些系統(tǒng)中，為了節(jié)省內存資源和保證數(shù)據(jù)內容的一致性，對于某些類只能創(chuàng)建一個實例，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例，并且該類可以自己創(chuàng)建這個實例的模式。比如在Windows中只能打開一個任務管理器，可以避免打開多個任務管理器窗口造成的內存資源浪費，或者每個窗口顯示內容不一致。

在計算機系統(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，顯卡的驅動對象，打印機的后臺處理服務，應用程序的日志對象，數(shù)據(jù)庫的連接池，網(wǎng)站的計數(shù)器，Web應用程序的配置對象，應用程序中的對話框，系統(tǒng)中的緩存，這些往往被設計成單一的案例。

Singleton模式在現(xiàn)實生活中也有廣泛應用，比如公司CEO、部門經(jīng)理等。J2EE標準中的ServletContext和ServletContextConfig，Spring框架應用中的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。單例模式的優(yōu)點和缺點。

單例模式的優(yōu)勢:

Singleton模式可以保證內存中只有一個實例，減少了內存開銷?？梢员苊舛啻握加觅Y源。Singleton模式設置了全局訪問點，可以優(yōu)化和共享對資源的訪問。單一模式和。;的缺點:

Singleton模式一般沒有接口，所以很難擴展。如果要擴展，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試。在調試期間，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。如果功能設計不合理，很容易違反單一責任原則。Singleton模式看起來很簡單，實現(xiàn)起來也很簡單。單體模式是面試中的一個高頻面試問題。希望大家好好學習，掌握獨生子女模式，提升核心競爭力，給面試加分，順利拿到Offer。

單一模式和。;的應用場景

對于Java，singleton模式可以保證在一個JVM中只有一個實例。單一模式和。;的應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)的內存壓力，減少GC。當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)建實例時會占用更多的資源，或者實例化需要很長時間，并且經(jīng)常被使用。當一個類需要頻繁實例化，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)角度看應該是單個控制邏輯的操作，如果有多個實例，系統(tǒng)就完全亂套了。當需要共享對象時。因為在單例模式中只能創(chuàng)建一個對象，所以共享這個對象可以節(jié)省內存并加快對象訪問。如Web中的配置對象、數(shù)據(jù)庫的連接池等。singleton模式的結構與實現(xiàn)

單一模式是最簡單的設計模式之一。通常，普通類的構造函數(shù)是公共的，外部類可以通過"新構造函數(shù)()"。但是，如果將類的構造函數(shù)設置為private，則外部類無法調用該構造函數(shù)，因此無法生成多個實例。此時，類本身必須定義一個靜態(tài)私有實例，并提供一個靜態(tài)公共函數(shù)來創(chuàng)建或獲取靜態(tài)私有實例。

讓分析了它的基本結構和實現(xiàn)方法。

1.單例模式的結構

單一模式和。;的主要角色如下。

Singleton類:包含一個實例并且可以自己創(chuàng)建這個實例的類。訪問類:使用單例的類。其結構如圖1所示。

圖1單例模式的結構圖。

2.單例模式的實現(xiàn)

單例模式通常有兩種實現(xiàn)形式。

第一種:懶惰的單一案例

這種模式的特點是類加載時不生成singleton，只有第一次調用getlnstance方法時才創(chuàng)建。代碼如下:

公共類LazySingleton{

privatestaticvolatilelazysingleton實例null//確保實例在所有線程中同步。

列兵LazySingleton(){

}//private防止類被外部實例化。

公共靜態(tài)同步LazySingletongetInstance(){

//在//getInstance方法之前同步

if(實例為空){

實例newLazySingleton()

}

返回實例

}

}

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。第二種:餓漢式單例

這種模式的特點是，一旦加載了類，就會創(chuàng)建一個singleton，這確保了在調用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實例newHungrySingleton()

二等兵HungrySingleton(){

}

公共靜態(tài)HungrySingletongetInstance(){

返回實例

}

}

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。

單例模式的應用實例

【例1】使用lazysingleton模式模擬生成美國當前總統(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模式來實現(xiàn)。圖2是lazysingleton實現(xiàn)的結構圖。

圖2美國總統(tǒng)發(fā)電機結構圖

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)實例null//確保實例在所有線程中同步。

//private防止類被外部實例化。

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(實例為空){

實例新總裁()

}否則{

已經(jīng)有總統(tǒng)了，新總統(tǒng)無法產(chǎn)生！)

}

返回實例

}

publicvoidgetName(){

(我是美國總統(tǒng):特朗普。)}

}

程序運行結果如下:

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是餓了么漢單例實現(xiàn)的結構圖。

圖3豬八戒發(fā)電機結構圖

程序代碼如下:

導入*

導入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)

}

}

Bajie類擴展JPanel{

私有靜態(tài)Bajie實例newBajie()

大兵八戒(){

JLabell1新JLabel(新圖像圖標())

(l1)

}

公共靜態(tài)BajiegetInstance(){

返回實例

}

}

程序的運行結果如圖4所示。

圖4豬八戒發(fā)電機運行結果

單例模式的擴展

Singleton模式可以擴展為有限的multi-TCM模式，可以生成有限數(shù)量的實例并保存在ArrayList中，客戶需要時可以隨機獲取。其結構圖如圖5所示。

圖5有限多實例模式的結構圖

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中的構造器方法來構造一個實例。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。作者講得非常仔細清晰。