學習資料：
- Java 的 23 種設(shè)計模式全解析
- 《Java程序性能優(yōu)化》
《Java程序性能優(yōu)化》秩冈，這本書蠻不錯的，豆瓣評分挺高7.9。本篇就是第2章第一章節(jié)的讀書筆記
最近項目中經(jīng)常用到單例模式咖祭，雖然能手寫出來，但了解的東西并不多蔫骂，并不確定為何要這樣寫么翰，以及這樣寫的好處，書上正好看到辽旋，就學習了解
1. 單例模式
總體來說設(shè)計模式分為三大類：<p>
創(chuàng)建型模式浩嫌，共五種：工廠方法模式、抽象工廠模式补胚、單例模式码耐、建造者模式、原型模式溶其。<p>
結(jié)構(gòu)型模式骚腥，共七種：適配器模式、裝飾器模式瓶逃、代理模式束铭、外觀模式、橋接模式厢绝、組合模式契沫、享元模式。<p>
行為型模式昔汉，共十一種：策略模式懈万、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式会通、責任鏈模式口予、命令模式、備忘錄模式涕侈、狀態(tài)模式苹威、訪問者模式、中介者模式驾凶、解釋器模式
單例模式是一種對象創(chuàng)建模式， 可以用來確保一個類只產(chǎn)生一個對象的具體實例掷酗。
適用場景：
- 系統(tǒng)的關(guān)鍵組件
- 被頻繁使用的對象
好處：
- 對于頻繁使用的對象调违，可以省略創(chuàng)建對象所花費的時間。尤其是一些重量級的對象泻轰，可以省下一些系統(tǒng)開銷
- 由于
new次數(shù)減少技肩，對系統(tǒng)內(nèi)存的使用頻率也會降低，從而減輕GC壓力浮声，縮短GC停頓時間
1.1 簡單實例
單例模式的核心在于通過一個方法返回唯一的對象實例
代碼
public class Singleton {
private Singleton() {
System.out.println("Singleton is created");// 創(chuàng)建單例的過程可能會比較慢
}
private static Singleton instance = new Singleton();
public Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
代碼的核心在于：
一個private訪問級的構(gòu)造函數(shù)虚婿；private static的instance成員變量；public static的getInstance()方法
這種寫法簡單可靠泳挥，缺點就是 無法對instance實例進行延遲加載
1.1.1 缺點
當采用簡單實例形式時然痊，若此時的單例類還扮演著其他的角色，由于instance成員是static的屉符，當JVM加載單例類時剧浸，單例對象就會被創(chuàng)建，導致在任何時候想要試用這個單例類矗钟，都會進行初始化這個單例變量
public class Singleton {
private Singleton() {
System.out.println("Singleton is created");// 創(chuàng)建單例的過程可能會比較慢
}
private static Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
public static void createString(){ //模擬單例類扮演其他角色
System.out.println("CreateString in Singleton");
}
}
使用Singleton.createString()唆香，輸出結(jié)果:
Singleton is created
CreateString in Singleton
當使用Singleton.createString()方法時，總會先創(chuàng)建出一個Singleton對象實例吨艇，這就是所謂的不滿足實例延遲加載
1.2 實例延遲加載
代碼：
public class LazySingleton {
private LazySingleton() {
System.out.println("LazySingleton is created");
}
private static LazySingleton instance = null;
public static synchronized LazySingleton getInstance() {
if (null == instance) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
首先躬它，將靜態(tài)成員變量的初始值賦予null，確保啟動時沒有額外的負載
其次东涡，在getInstance()方法中冯吓，判斷當前的單例是否已存在，若存在則返回软啼；不存在則建立單例實例
需要注意的是在getInstance()前加了synchronized桑谍，不加的話當在多線程時，線程1正在創(chuàng)建單例過程中祸挪，完成賦值前锣披，線程2可能判斷instance為null，線程2就會啟動創(chuàng)建單例的語句，導致多個實例被創(chuàng)建
這種延遲加載的缺點在于性能消耗
1.2.1 驗證synchronized作用
將getInstance()前的synchronized去掉雹仿，修改代碼
public static LazySingleton getInstance() {
if (null == instance) {
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);//模擬耗時操作增热，線程sleep
instance = new LazySingleton();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return instance;
}
測試：
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
LazySingleton instance = LazySingleton.getInstance();
System.out.println(instance);
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread[] myThreads = new MyThread[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
myThreads[i] = new MyThread();
}
beginTime = System.currentTimeMillis();
for (MyThread myThread : myThreads) {
myThread.start();
}
}
}
部分輸出結(jié)果：
LazySingleton is created
l.single.LazySingleton@71053f05
l.single.LazySingleton@71053f05
l.single.LazySingleton@71053f05
LazySingleton is created
l.single.LazySingleton@6c749686
l.single.LazySingleton@6c749686
l.single.LazySingleton@6c749686
LazySingleton is created
l.single.LazySingleton@3a9ea3d2
l.single.LazySingleton@3a9ea3d2
l.single.LazySingleton@3a9ea3d2
由結(jié)果看出，LazySingleton被多次創(chuàng)建胧辽，說明synchronized同步后可以避免實例被多次創(chuàng)建
在其他的博客看到峻仇，還用volatile來修飾instance
private volatile static LazySingleton instance = null
暫時對volatile不了解，以后再學習
1.2.2 延遲加載帶來的性能消耗
使用了synchronized的LazySingleton在多線程下會有更多的性能消耗
測試：
@Override
public void run() {
long beginTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
// Singleton.getInstance();
LazySingleton.getInstance();
}
System.out.println("spend: " + (System.currentTimeMillis() - beginTime));
}
當使用Singleton.getInstance()平均耗時25 milliseconds
使用LazySingleton.getInstance()平均耗時200 milliseconds
實際耗時需要根據(jù)自己電腦來確定
1.3 改進型延遲加載
上面的LazySingleton雖然支持了延遲加載并防止了多次創(chuàng)建實例邑商，卻導致了額外的性能消耗摄咆，推薦兩種改進形式：雙檢查鎖與內(nèi)部類
兩種方式在使用時根據(jù)場景選擇，若需要通過構(gòu)造方法傳遞參數(shù)人断，則選擇雙檢查鎖形式吭从；若不需要則都可以
1.3.1 雙檢查鎖形式
public class LazySingleton {
private LazySingleton() {
System.out.println("LazySingleton is created");
}
private static volatile LazySingleton instance = null;
public static LazySingleton getInstance() {
if (null == instance) {
synchronized (LazySingleton.class) {
if (null == instance) {
instance = new LazySingleton();
}
}
}
return instance;
}
}
在getInstance()方法內(nèi)，先對instance進行判斷恶迈，若不為null則不需要進行同步鎖操作涩金，從而避免了同步鎖在多線程下帶來的性能消耗，而且由于有同步鎖暇仲，也能避免多次創(chuàng)建實例
經(jīng)測試步做，這種方式使用1.2.2的方式測試，平均耗時15 milliseconds
經(jīng)1.2.1的方式測試奈附，也沒有出現(xiàn)多處創(chuàng)建實例
1.3.1 內(nèi)部類方式
代碼：
public class InclassSingleton {
private InclassSingleton() {
System.out.println("InclassSingleton is created");
}
private static class SingletonHolder {
private static InclassSingleton instance = new InclassSingleton();
}
public static InclassSingleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
}
當InclassSingletong被加載時全度，內(nèi)部類并不會加載，而當getInstance()調(diào)用時斥滤，才會初始化instance
由于實例的建立是在類加載時完成讼载，天生多線程友好，所有不需要同步synchronized關(guān)鍵字
這種兩種形式基本可以保證不會創(chuàng)建多個實例中跌，只有極特殊的情景咨堤，例如通過反射強行調(diào)用單例類的私有構(gòu)造函數(shù)會造成多次創(chuàng)建實例
1.4 單例模式的序列化
public class Singleton implements Serializable {
private Singleton() {
System.out.println("Singleton is created");// 創(chuàng)建單例的過程可能會比較慢
}
private static Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
public static void createString() { //模擬單例類扮演其他角色
System.out.println("CreateString in Singleton");
}
protected Object readResolve() {
return instance;
}
}
進行單元測試：
@Test
public void test() throws Exception {
Singleton s1 = null;
Singleton s0 = Singleton.getInstance();
String fileName ="Singleton.txt";
//將實例串行化到文件
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileName);
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(s0);
oos.flush();
oos.close();
//從文件讀出所有的單例類
FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
s1 = (Singleton) ois.readObject();
//進行比較
assertEquals(s0,s1);
}
若將readResolve()方法去掉，則會報異常漩符，說s1和s0指向不同的實例
需要序列化單例類的場景很少見一喘，這里了解下
2. 最后
學習了解常見的設(shè)計模式，以后閱讀一些庫的源碼或者自己寫代碼時也有些幫助
共勉 :)
