【設計模式】Singleton

時間 2019-12-13

標籤設計模式 singleton 简体版

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前言

Singleton設計模式，確保全局只存在一個該類的實例。將構造器聲明爲private，防止調用(雖然仍是可使用反射來調用)。聲明一個靜態的類實例在類中，聲明一個公共的獲取實例的方法。這篇博文給出了簡單的實現方法，分析如何作到線程安全，整理了使用Singleton的壞處。java

線程安全

方法一是線程安全的，在類被裝載的時候，就初始化這個成員，Java庫中Runtime就是用了這個方法。
方法二不是線程安全的。若是多個線程同時進入到函數中(臨界區)，那麼會返回多個不一樣的實例。設計模式

代碼驗證安全

如下代碼驗證了線程不安全，即多線程的狀況下方法二不能保證真正的「單例」。經過打印每一個類的hashCode來顯示，類實例不惟一。多線程

class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            try {
                Thread.sleep(233);
                singleton = new Singleton();
            }
            catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return singleton;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String args[]) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    Singleton singleton = Singleton.getInstance();
                    System.out.println(singleton.hashCode());
                }
            }).start();
        }
    }
}

解決方案ide

一種簡單的處理方法是，將getInstance聲明爲synchronized的，效率低，由於每個線程都在等待進入臨界區。函數

另外一種方法叫作Double Checked Locking(DCL)，將公共變量聲明爲volatile(每次要使用這個變量的時候，從內存中取出來，保證各個線程能夠看到這個變量的修改)。單元測試

class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            try {
                Thread.sleep(233);
                synchronized (Singleton.class) {
                    if (singleton == null) {
                        singleton = new Singleton();
                    }
                }
            }
            catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return singleton;
    }
}

壞處

有啥壞處，別怪這個設計模式，都是全局變量的錯。測試

1, 全局變量線程

Singleton管理公共的資源，在代碼中的任何地方，只要調用Singleton的獲取實例的方法，就能夠獲取到Singleton的實例，能夠對這些公共資源的讀寫。這讓Singleton成爲了一個全局變量。設計

全局變量的壞處，也是Singleton的壞處。全局變量自有全局變量的使用情景和優勢，要分開兩面看待，這裏只講壞處並不是想說全局變量一無可取。

在分析全局變量的壞處以前，在[2]下面看到了一個特別有意思的比喻：

Using global state with your fellow programmers is like using the same toothbrush with your friends - you can but you never know when someone will decide to shove it up his bum.

我想這位老兄說出這個觀點，大概是用過異味的牙刷吧。爲什麼不用規範來約束一同使用全局變量的人呢？

這位老兄道出了全局變量的本質，任何人能夠用它作任何事，給整個程序帶來了極大的不肯定性。網上關於全局變量的壞處討論不少，下面整理了一些，雖然並不是都很壞：

代碼耦合程度更高。假設一些函數依賴於全局變量的狀態，這些函數經過這個全局變量聯繫到一塊兒。一個函數的修改對另外一個函數的讀取存在影響，這些函數在無形中聯繫到了一塊兒。
給測試帶來困難。全局變量存儲了一些狀態，須要安排好模塊的運行順序才能夠正確的測試。但是，單元測試應該是相互獨立的，而非有順序的。
多線程的寫入的時候，要互斥。
破壞了函數的輸入輸出功能。拿全局變量來讀輸入，寫輸出。
命名衝突。
可讀性下降。要理解一個函數，還須要去跟蹤使用到的全局變量的前因後果。

2, 破壞了單一職責原則