單例模式課件

第三講單例模式1-第三講單例模式1-場(chǎng)景—夢(mèng)想SINGLETON—俺有6個(gè)漂亮的老婆，她們的老公都是我，我就是我們家里的老公Sigleton，她們只要說道"老公"，都是指的同一個(gè)人，那就是我(剛才做了個(gè)夢(mèng)啦，哪有這么好的事)

2-場(chǎng)景—夢(mèng)想SINGLETON—俺有6個(gè)漂亮的老婆，她們的老公單例（singleton）模式單例模式：?jiǎn)卫Ｊ酱_保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例單例模式。單例模式只應(yīng)在有真正的“單一實(shí)例”的需求時(shí)才可使用。單例模式的要點(diǎn)（1）某個(gè)類只能有一個(gè)實(shí)例；（2）它必須自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例；（3）它必須自行向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。3-單例（singleton）模式單例模式：?jiǎn)卫Ｊ酱_保某一個(gè)類單例模式的關(guān)鍵特征意圖：希望類只有一個(gè)實(shí)例，但沒有控制類實(shí)例化的全局變量（對(duì)象）。同時(shí)希望確保所有客體對(duì)象使用該類的相同實(shí)例，而無需將引用傳給它們。問題：幾個(gè)不同的客戶對(duì)象需要引用同一個(gè)對(duì)象，而且希望確保這種類型的對(duì)象數(shù)目不超過一個(gè)。解決方案：保證一個(gè)實(shí)例參與者與協(xié)作者：客戶對(duì)象只能通過getInstance()方法創(chuàng)建單例類的實(shí)例。效果：客戶對(duì)象無需操心是否存在單例類的實(shí)例，實(shí)例化有單例類自己控制。實(shí)現(xiàn)：一個(gè)引用單例對(duì)象的靜態(tài)私有成員變量一個(gè)公共靜態(tài)方法，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)一次性的實(shí)例化并返回對(duì)單例對(duì)象的引用設(shè)置為保護(hù)或私有的構(gòu)造方法4-單例模式的關(guān)鍵特征意圖：希望類只有一個(gè)實(shí)例，但沒有控制類實(shí)例懶漢式VS餓漢式餓漢式：靜態(tài)初始化方式，在啟動(dòng)加載單例類時(shí)就實(shí)例化對(duì)象，只實(shí)例化一次，以后用到的時(shí)候就不需要再去實(shí)例化了，加載類的時(shí)候速度比較慢，但以后獲得對(duì)象時(shí)的速度比較快，該對(duì)象從加載到應(yīng)用結(jié)束一直占用資源。懶漢式：相當(dāng)于一個(gè)延遲加載機(jī)制，即你需要這個(gè)對(duì)象時(shí)候才去實(shí)例化，加載類的時(shí)候速度比較快，但以后獲得對(duì)象時(shí)的速度比較慢，該對(duì)象在整個(gè)應(yīng)用的生命周期只有一部分時(shí)間占用資源。面臨多線程訪問的安全性問題，需要做雙重鎖定處理才可以保證安全。所以，到底使用哪一種方式，要看實(shí)際的需求5-懶漢式VS餓漢式餓漢式：靜態(tài)初始化方式，在啟動(dòng)加載單例單例（singleton）模式模式的結(jié)構(gòu)中只包括一個(gè)角色：?jiǎn)渭悾⊿ingleton）

6-單例（singleton）模式模式的結(jié)構(gòu)中只包括一個(gè)角色：6餓漢式7-餓漢式7-懶漢式8-懶漢式8-單例模式示例—餓漢式publicclassEagerSingleton{//類初始化時(shí)，已經(jīng)自行實(shí)例化privatestaticfinalEagerSingletonm_instance=newEagerSingleton();privateEagerSingleton(){}//私有化構(gòu)造器publicstaticEagerSingletongetInstance(){returnm_instance;}}9-單例模式示例—餓漢式publicclassEagerSi單例模式示例—懶漢式publicclassSingleton{

privatestaticSingletoninstance=null;privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){if(instance==null){instance=newSingleton();}returninstance;}}10-單例模式示例—懶漢式publicclassSinglet單例模式的問題在多線程程序中，Singleton模式可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題。假設(shè)對(duì)getInstance()方法的兩個(gè)調(diào)用幾乎同時(shí)發(fā)生，這種情況可能非常糟糕。此時(shí)會(huì)發(fā)生什么？1.第一個(gè)線程檢查實(shí)例是否存在。因?yàn)閷?shí)例不存在，該線程執(zhí)行創(chuàng)建第一個(gè)實(shí)例的代碼部分。2.然而，假設(shè)在實(shí)例化完成之前，另一個(gè)線程也來檢查實(shí)例成員變量是否為null。因?yàn)榈谝粋€(gè)線程還什么都沒有創(chuàng)建，實(shí)例成員變量仍然等于null，所以第二個(gè)線程也執(zhí)行了創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的代碼。3.現(xiàn)在，兩個(gè)線程都執(zhí)行了Singleton對(duì)象的new操作，因此創(chuàng)建了兩個(gè)重復(fù)的對(duì)象。11-單例模式的問題在多線程程序中，Singleton模式可能會(huì)出單例模式示例

—使用synchronizedpublicclassSingleton{privatestaticSingletoninstance=null;privateSingleton(){}publicstaticsynchronizedSingletongetInstance(){if(instance==null){instance=newSingleton();}returninstance;}}12-單例模式示例

—使用synchronizedpublicc單例模式示例

—雙檢鎖

DCL（Double-checkedlocking）publicclassSingleton{privatestaticSingletoninstance=null;privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){if(instance==null){//第一次檢查synchronized(Singleton.class){//第二次檢查if(instance==null){instance=newSingleton();}}}returninstance;}}13-單例模式示例

—雙檢鎖DCL（Double-checked單例模式示例--Classholder

publicclassSingletonFactory{

/*類級(jí)的內(nèi)部類，也就是靜態(tài)的成員式內(nèi)部類，該內(nèi)部類的實(shí)例與外部類的實(shí)例沒有綁定關(guān)系，而且只有被調(diào)用到才會(huì)裝載，從而實(shí)現(xiàn)了延遲加載*/privatestaticclassSingletonHolder{publicstaticSingletoninstance=newSingleton();}//靜態(tài)初始化器，由JVM來保證線程安全

publicstaticSingletongetInstance(){returnSingletonHolder.instance;}}14-單例模式示例--Classholderpublicclholderclass模式什么是類級(jí)內(nèi)部類？

簡(jiǎn)單點(diǎn)說，類級(jí)內(nèi)部類指的是：有static修飾的成員式內(nèi)部類。如果沒有static修飾的成員式內(nèi)部類被稱為對(duì)象級(jí)內(nèi)部類。類級(jí)內(nèi)部類相當(dāng)于其外部類的static成分，它的對(duì)象與外部類對(duì)象間不存在依賴關(guān)系，因此可直接創(chuàng)建。而對(duì)象級(jí)內(nèi)部類的實(shí)例，是綁定在外部對(duì)象實(shí)例中的。類級(jí)內(nèi)部類中，可以定義靜態(tài)的方法，在靜態(tài)方法中只能夠引用外部類中的靜態(tài)成員方法或者成員變量。類級(jí)內(nèi)部類相當(dāng)于其外部類的成員，只有在第一次被使用的時(shí)候才會(huì)被裝載。15-holderclass模式什么是類級(jí)內(nèi)部類？

簡(jiǎn)單點(diǎn)說，holderclass模式在某些情況中，JVM已經(jīng)隱含地為您執(zhí)行了同步，這些情況下就不用自己再來進(jìn)行同步控制了。這些情況包括：由靜態(tài)初始化器（在靜態(tài)字段上或static{}塊中的初始化器）初始化數(shù)據(jù)時(shí)

訪問final字段時(shí)要想很簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)線程安全，可以采用靜態(tài)初始化器的方式，它可以由JVM來保證線程安全性。比如前面的“餓漢式”實(shí)現(xiàn)方式，但是這樣一來，不是會(huì)浪費(fèi)一定的空間嗎？因?yàn)檫@種實(shí)現(xiàn)方式，會(huì)在類裝載的時(shí)候就初始化對(duì)象，不管你需不需要。16-holderclass模式在某些情況中，JVM已經(jīng)隱含地為holderclass模式的思路如果現(xiàn)在有一種方法能夠讓類裝載的時(shí)候不去初始化對(duì)象，那不就解決問題了？一種可行的方式就是采用類級(jí)內(nèi)部類，在這個(gè)類級(jí)內(nèi)部類里面去創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例，這樣一來，只要不使用到這個(gè)類級(jí)內(nèi)部類，那就不會(huì)創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例。從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)延遲加載和線程安全。17-holderclass模式的思路如果現(xiàn)在有一種方法能夠讓類holderclass模式的思路當(dāng)getInstance方法第一次被調(diào)用的時(shí)候，它第一次讀取SingletonHolder.instance，導(dǎo)致SingletonHolder類得到初始化；而這個(gè)類在裝載并被初始化的時(shí)候，會(huì)初始化它的靜態(tài)域，從而創(chuàng)建Singleton的實(shí)例，由于是靜態(tài)的域，因此只會(huì)被虛擬機(jī)在裝載類的時(shí)候初始化一次，并由虛擬機(jī)來保證它的線程安全性。這個(gè)模式的優(yōu)勢(shì)在于，getInstance方法并沒有被同步，并且只是執(zhí)行一個(gè)域的訪問，因此延遲初始化并沒有增加任何訪問成本。18-holderclass模式的思路當(dāng)getInstance方Enumsingleton/**

*使用枚舉來實(shí)現(xiàn)單例模式的示例

*/

publicenumSingletonC{

/**

*定義一個(gè)枚舉的元素,它就代表了Singleton的一個(gè)實(shí)例

*/

uniqueInstance;

/**

*示意方法，單例可以有自己的操作

*/

publicvoidsingletonOperation(){

//功能處理

}

}

19-Enumsingleton/**

*使用枚舉來實(shí)現(xiàn)單例模單例模式示例1．單件類（Singleton）:Moon.javapublicclassMoon{privatestaticMoonuniqueMoon;doubleradius;doubledistanceToEarth;privateMoon(){uniqueMoon=this;radius=1738;distanceToEarth=363300;}publicstaticsynchronizedMoongetMoon(){if(uniqueMoon==null){uniqueMoon=newMoon();}returnuniqueMoon;}publicStringshow(){Strings="月亮的半徑是"+radius+"km,距地球是"+distanceToEarth+"km";returns;}}20-單例模式示例1．單件類（Singleton）:Moon.j單例模式示例應(yīng)用Application.javaimportjavax.swing.*;importjava.awt.*;publicclassApplication{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){MyFramef1=newMyFrame("張三看月亮");MyFramef2=newMyFrame("李四看月亮");f1.setBounds(10,10,360,150);f2.setBounds(370,10,360,150);f1.validate();f2.validate();}}classMyFrameextendsJFrame{Stringstr;MyFrame(Stringtitle){setTitle(title);Moonmoon=Moon.getMoon();str=moon.show();setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);setVisible(true);repaint();}publicvoidpaint(Graphicsg){super.paint(g);g.setFont(newFont("宋體",Font.BOLD,14));g.drawString(str,5,100);}}21-單例模式示例應(yīng)用Application.java21-單例模式的練習(xí)一個(gè)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的例子在整個(gè)應(yīng)用程序中只需要一個(gè)類的實(shí)例來產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，客戶端程序從類中獲取這個(gè)實(shí)例，調(diào)用這個(gè)實(shí)例的方法nextInt()，公用的方法訪問需要進(jìn)行同步，這是單例模式需要解決的同步問題。參與者：Singleton定義一個(gè)Instance操作，允許客戶訪問它的唯一實(shí)例，Instance是一個(gè)類操作，負(fù)責(zé)創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。協(xié)作關(guān)系：客戶只能通過Singleton的Instance操作訪問一個(gè)Singleton的實(shí)例。22-單例模式的練習(xí)一個(gè)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的例子22-第三講單例模式23-第三講單例模式1-場(chǎng)景—夢(mèng)想SINGLETON—俺有6個(gè)漂亮的老婆，她們的老公都是我，我就是我們家里的老公Sigleton，她們只要說道"老公"，都是指的同一個(gè)人，那就是我(剛才做了個(gè)夢(mèng)啦，哪有這么好的事)

24-場(chǎng)景—夢(mèng)想SINGLETON—俺有6個(gè)漂亮的老婆，她們的老公單例（singleton）模式單例模式：?jiǎn)卫Ｊ酱_保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例單例模式。單例模式只應(yīng)在有真正的“單一實(shí)例”的需求時(shí)才可使用。單例模式的要點(diǎn)（1）某個(gè)類只能有一個(gè)實(shí)例；（2）它必須自行創(chuàng)建這個(gè)實(shí)例；（3）它必須自行向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。25-單例（singleton）模式單例模式：?jiǎn)卫Ｊ酱_保某一個(gè)類單例模式的關(guān)鍵特征意圖：希望類只有一個(gè)實(shí)例，但沒有控制類實(shí)例化的全局變量（對(duì)象）。同時(shí)希望確保所有客體對(duì)象使用該類的相同實(shí)例，而無需將引用傳給它們。問題：幾個(gè)不同的客戶對(duì)象需要引用同一個(gè)對(duì)象，而且希望確保這種類型的對(duì)象數(shù)目不超過一個(gè)。解決方案：保證一個(gè)實(shí)例參與者與協(xié)作者：客戶對(duì)象只能通過getInstance()方法創(chuàng)建單例類的實(shí)例。效果：客戶對(duì)象無需操心是否存在單例類的實(shí)例，實(shí)例化有單例類自己控制。實(shí)現(xiàn)：一個(gè)引用單例對(duì)象的靜態(tài)私有成員變量一個(gè)公共靜態(tài)方法，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)一次性的實(shí)例化并返回對(duì)單例對(duì)象的引用設(shè)置為保護(hù)或私有的構(gòu)造方法26-單例模式的關(guān)鍵特征意圖：希望類只有一個(gè)實(shí)例，但沒有控制類實(shí)例懶漢式VS餓漢式餓漢式：靜態(tài)初始化方式，在啟動(dòng)加載單例類時(shí)就實(shí)例化對(duì)象，只實(shí)例化一次，以后用到的時(shí)候就不需要再去實(shí)例化了，加載類的時(shí)候速度比較慢，但以后獲得對(duì)象時(shí)的速度比較快，該對(duì)象從加載到應(yīng)用結(jié)束一直占用資源。懶漢式：相當(dāng)于一個(gè)延遲加載機(jī)制，即你需要這個(gè)對(duì)象時(shí)候才去實(shí)例化，加載類的時(shí)候速度比較快，但以后獲得對(duì)象時(shí)的速度比較慢，該對(duì)象在整個(gè)應(yīng)用的生命周期只有一部分時(shí)間占用資源。面臨多線程訪問的安全性問題，需要做雙重鎖定處理才可以保證安全。所以，到底使用哪一種方式，要看實(shí)際的需求27-懶漢式VS餓漢式餓漢式：靜態(tài)初始化方式，在啟動(dòng)加載單例單例（singleton）模式模式的結(jié)構(gòu)中只包括一個(gè)角色：?jiǎn)渭悾⊿ingleton）

28-單例（singleton）模式模式的結(jié)構(gòu)中只包括一個(gè)角色：6餓漢式29-餓漢式7-懶漢式30-懶漢式8-單例模式示例—餓漢式publicclassEagerSingleton{//類初始化時(shí)，已經(jīng)自行實(shí)例化privatestaticfinalEagerSingletonm_instance=newEagerSingleton();privateEagerSingleton(){}//私有化構(gòu)造器publicstaticEagerSingletongetInstance(){returnm_instance;}}31-單例模式示例—餓漢式publicclassEagerSi單例模式示例—懶漢式publicclassSingleton{

privatestaticSingletoninstance=null;privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){if(instance==null){instance=newSingleton();}returninstance;}}32-單例模式示例—懶漢式publicclassSinglet單例模式的問題在多線程程序中，Singleton模式可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題。假設(shè)對(duì)getInstance()方法的兩個(gè)調(diào)用幾乎同時(shí)發(fā)生，這種情況可能非常糟糕。此時(shí)會(huì)發(fā)生什么？1.第一個(gè)線程檢查實(shí)例是否存在。因?yàn)閷?shí)例不存在，該線程執(zhí)行創(chuàng)建第一個(gè)實(shí)例的代碼部分。2.然而，假設(shè)在實(shí)例化完成之前，另一個(gè)線程也來檢查實(shí)例成員變量是否為null。因?yàn)榈谝粋€(gè)線程還什么都沒有創(chuàng)建，實(shí)例成員變量仍然等于null，所以第二個(gè)線程也執(zhí)行了創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的代碼。3.現(xiàn)在，兩個(gè)線程都執(zhí)行了Singleton對(duì)象的new操作，因此創(chuàng)建了兩個(gè)重復(fù)的對(duì)象。33-單例模式的問題在多線程程序中，Singleton模式可能會(huì)出單例模式示例

—使用synchronizedpublicclassSingleton{privatestaticSingletoninstance=null;privateSingleton(){}publicstaticsynchronizedSingletongetInstance(){if(instance==null){instance=newSingleton();}returninstance;}}34-單例模式示例

—使用synchronizedpublicc單例模式示例

—雙檢鎖

DCL（Double-checkedlocking）publicclassSingleton{privatestaticSingletoninstance=null;privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){if(instance==null){//第一次檢查synchronized(Singleton.class){//第二次檢查if(instance==null){instance=newSingleton();}}}returninstance;}}35-單例模式示例

—雙檢鎖DCL（Double-checked單例模式示例--Classholder

publicclassSingletonFactory{

/*類級(jí)的內(nèi)部類，也就是靜態(tài)的成員式內(nèi)部類，該內(nèi)部類的實(shí)例與外部類的實(shí)例沒有綁定關(guān)系，而且只有被調(diào)用到才會(huì)裝載，從而實(shí)現(xiàn)了延遲加載*/privatestaticclassSingletonHolder{publicstaticSingletoninstance=newSingleton();}//靜態(tài)初始化器，由JVM來保證線程安全

publicstaticSingletongetInstance(){returnSingletonHolder.instance;}}36-單例模式示例--Classholderpublicclholderclass模式什么是類級(jí)內(nèi)部類？

簡(jiǎn)單點(diǎn)說，類級(jí)內(nèi)部類指的是：有static修飾的成員式內(nèi)部類。如果沒有static修飾的成員式內(nèi)部類被稱為對(duì)象級(jí)內(nèi)部類。類級(jí)內(nèi)部類相當(dāng)于其外部類的static成分，它的對(duì)象與外部類對(duì)象間不存在依賴關(guān)系，因此可直接創(chuàng)建。而對(duì)象級(jí)內(nèi)部類的實(shí)例，是綁定在外部對(duì)象實(shí)例中的。類級(jí)內(nèi)部類中，可以定義靜態(tài)的方法，在靜態(tài)方法中只能夠引用外部類中的靜態(tài)成員方法或者成員變量。類級(jí)內(nèi)部類相當(dāng)于其外部類的成員，只有在第一次被使用的時(shí)候才會(huì)被裝載。37-holderclass模式什么是類級(jí)內(nèi)部類？

簡(jiǎn)單點(diǎn)說，holderclass模式在某些情況中，JVM已經(jīng)隱含地為您執(zhí)行了同步，這些情況下就不用自己再來進(jìn)行同步控制了。這些情況包括：由靜態(tài)初始化器（在靜態(tài)字段上或static{}塊中的初始化器）初始化數(shù)據(jù)時(shí)

訪問final字段時(shí)要想很簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)線程安全，可以采用靜態(tài)初始化器的方式，它可以由JVM來保證線程安全性。比如前面的“餓漢式”實(shí)現(xiàn)方式，但是這樣一來，不是會(huì)浪費(fèi)一定的空間嗎？因?yàn)檫@種實(shí)現(xiàn)方式，會(huì)在類裝載的時(shí)候就初始化對(duì)象，不管你需不需要。38-holderclass模式在某些情況中，JVM已經(jīng)隱含地為holderclass模式的思路如果現(xiàn)在有一種方法能夠讓類裝載的時(shí)候不去初始化對(duì)象，那不就解決問題了？一種可行的方式就是采用類級(jí)內(nèi)部類，在這個(gè)類級(jí)內(nèi)部類里面去創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例，這樣一來，只要不使用到這個(gè)類級(jí)內(nèi)部類，那就不會(huì)創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例。從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)延遲加載和線程安全。39-holderclass模式的思路如果現(xiàn)在有一種方法能夠讓類holderclass模式的思路當(dāng)getInstance方法第一次被調(diào)用的時(shí)候，它第一次讀取SingletonHolder.instance，導(dǎo)致SingletonHolder類得到初始化；而這個(gè)類在裝載并被初始化的時(shí)候，會(huì)初始化它的靜態(tài)域，從而創(chuàng)建Singleton的實(shí)例，由于是靜態(tài)的域，因此只會(huì)被虛擬機(jī)在裝載類的時(shí)候初始化一次，并由虛擬機(jī)來保證它的線程安全性。這個(gè)模式的優(yōu)勢(shì)在于，getInstance方法并沒有被同步，并且只是執(zhí)行一個(gè)域的訪問，因此延遲初始化并沒有增加任何訪問成本。40-holderclass模式的思路當(dāng)getInstance方Enumsingleton/**

*使用枚舉來實(shí)現(xiàn)單例模式的示例

*/

publicenumSingletonC{

/**

*定義一個(gè)枚舉的元素,它就代表了Singleton的一個(gè)實(shí)例

*/

uniqueInstance;

/**

*示意方法，單例可以有自己的操作

*/

publicvoidsingletonOperation(){

//功能處理

}

}

41-Enumsingleton/**

*使用枚舉來實(shí)現(xiàn)單例模單例模式示例1．單件類（Singleton）:Moon.javapublicclassMoon{privatestaticMoonuniqueMoon;doubleradius;doubledistanceToEarth;privateMoon(){uniqueMoon=this;radius=1738;distanceToEarth=363300;}publicstaticsynchronizedMoongetMoon(){if(uniqueMoon==null){uniqueMoon=newMoon();}returnuniqueMoon;}publicStringshow(){Strings="月亮的半徑是"+radius