文档章节

研磨设计模式之 单例模式-3

We911
 We911
发布于 2017/02/08 10:15
字数 2435
阅读 0
收藏 0

研磨设计模式之 单例模式-3

3.3  延迟加载的思想

        单例模式的懒汉式实现方式体现了延迟加载的思想,什么是延迟加载呢?
        通俗点说,就是一开始不要加载资源或者数据,一直等,等到马上就要使用这个资源或者数据了,躲不过去了才加载,所以也称Lazy Load,不是懒惰啊,是“延迟加载”,这在实际开发中是一种很常见的思想,尽可能的节约资源。
        体现在什么地方呢?看如下代码:


 

3.4  缓存的思想

        单例模式的懒汉式实现还体现了缓存的思想,缓存也是实际开发中非常常见的功能。
        简单讲就是,如果某些资源或者数据会被频繁的使用,而这些资源或数据存储在系统外部,比如数据库、硬盘文件等,那么每次操作这些数据的时候都从数据库或者硬盘上去获取,速度会很慢,会造成性能问题。
        一个简单的解决方法就是:把这些数据缓存到内存里面,每次操作的时候,先到内存里面找,看有没有这些数据,如果有,那么就直接使用,如果没有那么就获取它,并设置到缓存中,下一次访问的时候就可以直接从内存中获取了。从而节省大量的时间,当然,缓存是一种典型的空间换时间的方案。
        缓存在单例模式的实现中怎么体现的呢?

 3.5  Java中缓存的基本实现

        引申一下,看看在Java开发中的缓存的基本实现,在Java中最常见的一种实现缓存的方式就是使用Map,基本的步骤是:

  • 先到缓存里面查找,看看是否存在需要使用的数据
  • 如果没有找到,那么就创建一个满足要求的数据,然后把这个数据设置回到缓存中,以备下次使用
  • 如果找到了相应的数据,或者是创建了相应的数据,那就直接使用这个数据。

 还是看看示例吧,示例代码如下:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
/**
  * Java中缓存的基本实现示例
  */
public  class  JavaCache {
     /**
      * 缓存数据的容器,定义成Map是方便访问,直接根据Key就可以获取Value了
      * key选用String是为了简单,方便演示
      */
     private  Map<String,Object> map = new  HashMap<String,Object>();
     /**
      * 从缓存中获取值
      * @param key 设置时候的key值
      * @return key对应的Value值
      */
     public  Object getValue(String key){
         //先从缓存里面取值
         Object obj = map.get(key);
         //判断缓存里面是否有值
         if (obj == null ){
             //如果没有,那么就去获取相应的数据,比如读取数据库或者文件
             //这里只是演示,所以直接写个假的值
             obj = key+ ",value" ;
             //把获取的值设置回到缓存里面
             map.put(key, obj);
         }
         //如果有值了,就直接返回使用
         return  obj;
     }
}

        这里只是缓存的基本实现,还有很多功能都没有考虑,比如缓存的清除,缓存的同步等等。当然,Java的缓存还有很多实现方式,也是非常复杂的,现在有很多专业的缓存框架,更多缓存的知识,这里就不再去讨论了。

 

3.6  利用缓存来实现单例模式

        其实应用Java缓存的知识,也可以变相实现Singleton模式,算是一个模拟实现吧。每次都先从缓存中取值,只要创建一次对象实例过后,就设置了缓存的值,那么下次就不用再创建了。
        虽然不是很标准的做法,但是同样可以实现单例模式的功能,为了简单,先不去考虑多线程的问题,示例代码如下:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
/**
  * 使用缓存来模拟实现单例
  */
public  class  Singleton {
     /**
      * 定义一个缺省的key值,用来标识在缓存中的存放
      */
     private  final  static  String DEFAULT_KEY = "One" ;
     /**
      * 缓存实例的容器
      */
     private  static  Map<String,Singleton> map =
new  HashMap<String,Singleton>();
     /**
      * 私有化构造方法
      */
     private  Singleton(){
         //
     }
     public  static  Singleton getInstance(){
         //先从缓存中获取
         Singleton instance = (Singleton)map.get(DEFAULT_KEY);
         //如果没有,就新建一个,然后设置回缓存中
         if (instance== null ){
             instance = new  Singleton();
             map.put(DEFAULT_KEY, instance);
         }
         //如果有就直接使用
         return  instance;
     }
}

        是不是也能实现单例所要求的功能呢?其实实现模式的方式有很多种,并不是只有模式的参考实现所实现的方式,上面这种也能实现单例所要求的功能,只不过实现比较麻烦,不是太好而已,但在后面扩展单例模式的时候会有用。
        另外,模式是经验的积累,模式的参考实现并不一定是最优的,对于单例模式,后面会给大家一些更好的实现方式。


3.7  单例模式的优缺点

 

1:时间和空间
        比较上面两种写法:懒汉式是典型的时间换空间,也就是每次获取实例都会进行判断,看是否需要创建实例,费判断的时间,当然,如果一直没有人使用的话,那就不会创建实例,节约内存空间。
        饿汉式是典型的空间换时间,当类装载的时候就会创建类实例,不管你用不用,先创建出来,然后每次调用的时候,就不需要再判断了,节省了运行时间。

2:线程安全
(1)从线程安全性上讲,不加同步的懒汉式是线程不安全的,比如说:有两个线程,一个是线程A,一个是线程B,它们同时调用getInstance方法,那就可能导致并发问题。如下示例:

 程序继续运行,两个线程都向前走了一步,如下:



 

可能有些朋友会觉得文字描述还是不够直观,再来画个图说明一下,如图4所示:



                                                       图4  懒汉式单例的线程问题示意图

        通过图4的分解描述,明显可以看出,当A、B线程并发的情况下,会创建出两个实例来,也就是单例的控制在并发情况下失效了。


(2)饿汉式是线程安全的,因为虚拟机保证了只会装载一次,在装载类的时候是不会发生并发的。

(3)如何实现懒汉式的线程安全呢?
        当然懒汉式也是可以实现线程安全的,只要加上synchronized即可,如下:

?
1
public  static  synchronized  Singleton getInstance(){}

         但是这样一来,会降低整个访问的速度,而且每次都要判断,也确实是稍微慢点。那么有没有更好的方式来实现呢?

(4)双重检查加锁
        可以使用“双重检查加锁”的方式来实现,就可以既实现线程安全,又能够使性能不受到大的影响。那么什么是“双重检查加锁”机制呢?
        所谓双重检查加锁机制,指的是:并不是每次进入getInstance方法都需要同步,而是先不同步,进入方法过后,先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块,这是第一重检查。进入同步块过后,再次检查实例是否存在,如果不存在,就在同步的情况下创建一个实例,这是第二重检查。这样一来,就只需要同步一次了,从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。
        双重检查加锁机制的实现会使用一个关键字volatile,它的意思是:被volatile修饰的变量的值,将不会被本地线程缓存,所有对该变量的读写都是直接操作共享内存,从而确保多个线程能正确的处理该变量。
        注意:在Java1.4及以前版本中,很多JVM对于volatile关键字的实现有问题,会导致双重检查加锁的失败,因此双重检查加锁的机制只能用在Java5及以上的版本。
        看看代码可能会更清楚些,示例代码如下:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
public  class  Singleton {
     /**
      * 对保存实例的变量添加volatile的修饰
      */
     private  volatile  static  Singleton instance = null ;
     private  Singleton(){   
     }
     public  static   Singleton getInstance(){
         //先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块
         if (instance == null ){
             //同步块,线程安全的创建实例
             synchronized (Singleton. class ){
                 //再次检查实例是否存在,如果不存在才真的创建实例
                 if (instance == null ){
                     instance = new  Singleton();
                 }
             }
         }
         return  instance;
     }
}
  

         这种实现方式既可使实现线程安全的创建实例,又不会对性能造成太大的影响,它只是在第一次创建实例的时候同步,以后就不需要同步了,从而加快运行速度。
         提示:由于volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化,所以运行效率并不是很高,因此一般建议,没有特别的需要,不要使用。也就是说,虽然可以使用双重加锁机制来实现线程安全的单例,但并不建议大量采用,根据情况来选用吧。

 

未完待续

本文转载自:http://blog.csdn.net/liduanw/article/details/8192916

We911
粉丝 2
博文 63
码字总数 0
作品 0
深圳
程序员
私信 提问
设计模式 2014-12-19

book: 阎宏《JAVA与模式》 架构设计栏目 http://blog.csdn.net/enterprise/column.html 概要: http://bbs.csdn.net/forums/Embeddeddriver 23种设计模式分别是: 1.单例模式 2.工厂方法模式...

jayronwang
2014/12/19
0
0
《PHP设计模式大全》系列分享专栏

《PHP设计模式大全》已整理成PDF文档,点击可直接下载至本地查阅 https://www.webfalse.com/read/201739.html 文章 php设计模式介绍之编程惯用法第1/3页 php设计模式介绍之值对象模式第1/5页...

kaixin_code
2018/11/06
0
0
【设计模式笔记】(十六)- 代理模式

一、简述 代理模式(Proxy Pattern),为其他对象提供一个代理,并由代理对象控制原有对象的引用;也称为委托模式。 其实代理模式无论是在日常开发还是设计模式中,基本随处可见,中介者模式中...

MrTrying
2018/06/24
0
0
设计模式已经陨落了?

你现在是坐在一个程序员旁边吗?如果是的话,那么在你读下面的段落之前,有一个简单的实验。让他们到一边去,问问他们两个问题并记录下答案。首先问他们“什么是设计模式?”然后再问“说出你...

oschina
2014/03/11
9.1K
69
PHP设计模式(一):简介及创建型模式

我们分三篇文章来总结一下设计模式在PHP中的应用,这是第一篇创建型模式。 一、设计模式简介 首先我们来认识一下什么是设计模式: 设计模式是一套被反复使用、容易被他人理解的、可靠的代码设...

juhenj
2014/05/15
228
2

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

JWT学习总结

官方 https://jwt.io 英文原版 https://www.ietf.org/rfc/rfc7519.txt 或 https://tools.ietf.org/html/rfc7519 中文翻译 https://www.jianshu.com/p/10f5161dd9df 1. 概述 JSON Web Token(......

冷基
今天
4
0
AOP的学习(1)

AOP 理解AOP编程思想(面向方法、面向切面) spring AOP的概念 方面 -- 功能 目标 -- 原有方法 通知 -- 对原有方法增强的方法 连接点 -- 可以用来连接通知的地方(方法) 切入点 -- 将用来插入...

太猪-YJ
今天
4
0
一张图看懂亮度、明度、光度、光亮度、明亮度

亮度、明度、光亮度,Luminance和Brightness、lightness其实都是一个意思,只是起名字太难了。 提出一个颜色模型后,由于明度的取值与别人的不同,为了表示区别所以就另想一个词而已。 因此在...

linsk1998
昨天
11
0
Python应用:python链表示例

前言 python链表应用源码示例,需要用到python os模块方法、函数和类的应用。 首先,先简单的来了解下什么是链表?链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是...

python小白1
昨天
5
0
Source Insight加载源码

Source Insight是一个图形化的源代码查看工具(当然也可以作为编译工具)。如果一个项目的源代码较多,此工具可以很方便地查找到源代码自建的依赖关系。 1.创建工程 下图为Snort源代码的文件...

天王盖地虎626
昨天
6
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部