设计模式.pdf_电子版_pdf版

设计模式概述与 Singleton 模式详解 在软件设计中，设计模式是解决问题的方案，学习现有的设计模式可以做到经验复用。拥有设计模式词汇，在沟通时就能用更少的词汇来讨论，并且不需要了解底层细节。 设计模式可以分为三大类：创建型、结构型和行为型。下面我们将深入探讨创建型模式中的 Singleton 模式。 Singleton 模式 Singleton 模式的意图是确保一个类只有一个实例，并提供该实例的全局访问点。这个模式的关键在于确保在整个应用程序中只有一个实例，并且提供了一个全局访问点来访问该实例。 实现 Singleton 模式 实现 Singleton 模式有多种方式，我们将介绍四种常见的实现方式。 ### 1. 懒汉式（线程不安全） 懒汉式的实现方式是延迟实例化的，这样做的好处是，如果没有用到该类，那么就不会实例化该类，从而节约资源。但是这种实现方式在多线程环境下是不安全的，因为多个线程能够同时进入 if (uniqueInstance == null) 语句块，并且此时 uniqueInstance 为 null，那么会有多个线程执行 uniqueInstance = new Singleton(); 语句，这将导致实例化多次 uniqueInstance。 ### 2. 饿汉式（线程安全） 饿汉式的实现方式是直接实例化 uniqueInstance，这样可以避免线程不安全问题。但是直接实例化的方式也丢失了延迟实例化带来的节约资源的好处。 ### 3. 懒汉式（线程安全） 懒汉式的实现方式可以通过加锁来解决线程不安全问题。只需要对 getUniqueInstance() 方法加锁，那么在一个时间点只能有一个线程能够进入该方法，从而避免了实例化多次 uniqueInstance。但是当一个线程进入该方法之后，其它试图进入该方法的线程都必须等待，即使 uniqueInstance 已经被实例化了。这会让线程阻塞时间过长，因此该方法有性能问题，不推荐使用。 ### 4. 双重校验锁（线程安全） 双重校验锁的实现方式可以解决线程不安全问题，并且也能避免延迟实例化的缺点。uniqueInstance 只需要被实例化一次，之后就可以直接使用了。加锁操作只需要对实例化那部分的代码进行，只有当 uniqueInstance 没有被实例化时，才需要进行加锁。双重校验锁先判断 uniqueInstance 是否已经被实例化，如果没有被实例化，那么才对实例化语句进行加锁。 在上面的实现中，我们使用 volatile 关键字修饰 uniqueInstance，以确保多个线程能够正确地访问 uniqueInstance。使用 volatile 关键字可以避免指令重排序的问题，使得 uniqueInstance 的初始化操作能够正确地执行。 设计模式是软件设计中非常重要的一部分，学习和掌握设计模式可以帮助我们更好地设计和实现软件系统。Singleton 模式是创建型模式中的一种，通过学习 Singleton 模式，我们可以更好地理解创建型模式的设计思想和实现方式。