单例模式课件.ppt

1、-1第三讲单例模式-2场景梦想nSINGLETON俺有6个漂亮的老婆，她们的老公都是我，我就是我们家里的老公Sigleton，她们只要说道老公，都是指的同一个人，那就是我(刚才做了个梦啦，哪有这么好的事)-3单例（singleton）模式n单例模式：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例单例模式。单例模式只应在有真正的“单一实例”的需求时才可使用。n单例模式的要点n（1）某个类只能有一个实例；n（2）它必须自行创建这个实例；n（3）它必须自行向整个系统提供这个实例。-4单例模式的关键特征n意图：希望类只有一个实例，但没有控制类实例化的全局变量（对象）。同时希望

2、确保所有客体对象使用该类的相同实例，而无需将引用传给它们。n问题：几个不同的客户对象需要引用同一个对象，而且希望确保这种类型的对象数目不超过一个。n解决方案：保证一个实例n参与者与协作者：客户对象只能通过getInstance()方法创建单例类的实例。n效果：客户对象无需操心是否存在单例类的实例，实例化有单例类自己控制。n实现：n一个引用单例对象的静态私有成员变量n一个公共静态方法，负责实现一次性的实例化并返回对单例对象的引用n设置为保护或私有的构造方法-5懒汉式 VS 饿汉式 n饿汉式：静态初始化方式，在启动加载单例类时就实例化对象，只实例化一次，以后用到的时候就不需要再去实例化了，加载类的

3、时候速度比较慢，但以后获得对象时的速度比较快，该对象从加载到应用结束一直占用资源。n懒汉式：相当于一个延迟加载机制，即你需要这个对象时候才去实例化，加载类的时候速度比较快，但以后获得对象时的速度比较慢，该对象在整个应用的生命周期只有一部分时间占用资源。面临多线程访问的安全性问题，需要做双重锁定处理才可以保证安全。n所以，到底使用哪一种方式，要看实际的需求-6单例（singleton）模式n模式的结构中只包括一个角色：n单件类（Singleton）-7饿汉式-8懒汉式-9单例模式示例饿汉式public class EagerSingleton/类初始化时，已经自行实例化 private stat

4、ic final EagerSingleton m_instance=new EagerSingleton();private EagerSingleton()/私有化构造器 public static EagerSingleton getInstance()return m_instance;-10单例模式示例懒汉式public class Singleton private static Singleton instance=null;private Singleton()public static Singleton getInstance()i f(instance=null)inst

5、ance=new Singleton();return instance;-11单例模式的问题n在多线程程序中，Singleton模式可能会出现一个问题。n假设对getInstance()方法的两个调用几乎同时发生，这种情况可能非常糟糕。此时会发生什么？n1.第一个线程检查实例是否存在。因为实例不存在，该线程执行创建第一个实例的代码部分。n2.然而，假设在实例化完成之前，另一个线程也来检查实例成员变量是否为null。因为第一个线程还什么都没有创建，实例成员变量仍然等于null，所以第二个线程也执行了创建一个对象的代码。n3.现在，两个线程都执行了Singleton对象的new操作，因此创建了两

6、个重复的对象。-12单例模式示例使用synchronizedpublic class Singletonprivate static Singleton instance=null;private Singleton()public static synchronized Singleton getInstance()if(instance=null)instance=new Singleton();return instance;-13单例模式示例双检锁 DCL（Double-checked locking）public class Singleton private static Sing

7、leton instance=null;private Singleton()public static Singleton getInstance()if(instance=null)/第一次检查synchronized(Singleton.class)/第二次检查if(instance=null)instance=new Singleton();return instance;-14单例模式示例-Class holder public class SingletonFactory /*类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例没有绑定关系，而且只有被调用到才会装载

8、，从而实现了延迟加载*/private static class SingletonHolder public static Singleton instance=new Singleton();/静态初始化器，由JVM来保证线程安全 public static Singleton getInstance()return SingletonHolder.instance;-15holder class模式n什么是类级内部类？简单点说，类级内部类指的是：有static修饰的成员式内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。n类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对

9、象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。n类级内部类中，可以定义静态的方法，在静态方法中只能够引用外部类中的静态成员方法或者成员变量。类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才会被装载。-16holder class模式n在某些情况中，JVM已经隐含地为您执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：n由静态初始化器（在静态字段上或 static 块中的初始化器）初始化数据时 n访问 final 字段时n要想很简单的实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程安全性。比如前面的“饿

10、汉式”实现方式，但是这样一来，不是会浪费一定的空间吗？因为这种实现方式，会在类装载的时候就初始化对象，不管你需不需要。-17holder class模式的思路n如果现在有一种方法能够让类装载的时候不去初始化对象，那不就解决问题了？一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例，这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例。从而同时实现延迟加载和线程安全。-18holder class模式的思路n当getInstance方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，导致SingletonHolder类得到初始化；而这个类

11、在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会被虚拟机在装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。n这个模式的优势在于，getInstance方法并没有被同步，并且只是执行一个域的访问，因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。-19Enum singletonn/*使用枚举来实现单例模式的示例*/public enum SingletonC /*定义一个枚举的元素,它就代表了Singleton的一个实例 */uniqueInstance;/*示意方法，单例可以有自己的操作 */public void singletonOper

12、ation()/功能处理 -20单例模式示例1单件类（Singleton）:Moon.java public class Moon private static Moon uniqueMoon;double radius;double distanceToEarth;private Moon()uniqueMoon=this;radius=1738;distanceToEarth=363300;public static synchronized Moon getMoon()if(uniqueMoon=null)uniqueMoon=new Moon();return uniqueMoon;p

13、ublic String show()String s=月亮的半径是+radius+km,距地球是+distanceToEarth+km;return s;-21单例模式示例应用 Application.javaimport javax.swing.*;import java.awt.*;public class Application public static void main(String args)MyFrame f1=new MyFrame(张三看月亮);MyFrame f2=new MyFrame(李四看月亮);f1.setBounds(10,10,360,150);f2.set

14、Bounds(370,10,360,150);f1.validate();f2.validate();class MyFrame extends JFrame String str;MyFrame(String title)setTitle(title);Moon moon=Moon.getMoon();str=moon.show();setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);setVisible(true);repaint();public void paint(Graphics g)super.paint(g);g.setFont(new Font(宋体,Font.BOLD,14);g.drawString(str,5,100);-22单例模式的练习n一个随机数产生的例子n在整个应用程序中只需要一个类的实例来产生随机数，客户端程序从类中获取这个实例，调用这个实例的方法nextInt()，公用的方法访问需要进行同步，这是单例模式需要解决的同步问题。n参与者：Singleton定义一个Instance操作，允许客户访问它的唯一实例，Instance是一个类操作，负责创建自己的唯一实例。n协作关系：客户只能通过Singleton的Instance操作访问一个Singleton的实例。