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[ASP.net教程]设计模式(六):单例模式


一、概述

  单例模式确保一个类只有一个实例,并提供一个安全的访问点。

二、解决问题

  从概述中我们知道,单例模式就是保证系统的一个类只有一个实例。它的作用就是控制受限资源的访问,确保任何时刻都只有一个线程在访问一个受保护的资源。或者确保行为和状态的一致性,避免异常行为。在java web的程序中可能用到最多单例的地方就是jdbc的线程池。

三、结构类图

  

四、成员角色

  实例变量(uniqueInstance):持有唯一的单例实例,静态私有访问权限,只有本类才能访问该实例变量。

  全局访问方法(getInstance):提供全局的对单例实例的访问,任何时候都返回同一个单例实例(uniqueIntance),公共静态访问权限,任何对象都可以访问到。

五、应用实例

   单例模式有三种实现方案,我们来一起来看看如何实现。

  1.同步getInstance()方法

package singleton.pattern;public class SynchronizedSingleton {	//唯一的实例,只有本类才可以访问	private static SynchronizedSingleton uniqueInstance;	//只有本类才可以实例自己	private SynchronizedSingleton(){			}	//提供对实例的全局访问点(同步方法,任何时候都只有一个线程可以访问该方法)	public synchronized static SynchronizedSingleton getInstance(){		if(uniqueInstance == null){			uniqueInstance = new SynchronizedSingleton();		}		return uniqueInstance;	}}   

  2.“急切”创建实例

package singleton.pattern;public class HurrySingleton {	//唯一的一个类实例,用static把它变为静态的,在静态初始化器中创建单例	private static HurrySingleton uniqueInstance = new HurrySingleton();		private HurrySingleton(){			}		//已经有实例了直接返回	public static HurrySingleton getInstance(){		return uniqueInstance;	}}

  3.用“双重检查加锁”,减少同步

package singleton.pattern;public class DoubleCheckSingleton {	private volatile static DoubleCheckSingleton uniqueInstance;	private DoubleCheckSingleton(){			}		public static DoubleCheckSingleton getInstance(){		//线程只有第一次进入该方法时才会执行这个if代码		if(uniqueInstance == null){			//第一个线程获得类对象锁,其他线程就不能通过getInstance()方法获得实例了,			synchronized(DoubleCheckSingleton.class){				//这if判断是为了给第二个或者之后的线程获得类对象锁后使用,如果没有这个if判断,将会创建多个实例。				//另外uniqueInstance变量必须要用volatile修饰,确保第一个线程实例化了对象后,其他线程能够立刻可见				//volatile的详解请参考:http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html(Java并发编程:volatile关键字解析)				if(uniqueInstance == null){					uniqueInstance = new DoubleCheckSingleton();				}			}		}				return uniqueInstance;	}}

  单例模式在jdbc中的应用,下面采用双重检查加锁实现数据库连接池的单例

import org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource;import org.apache.commons.dbcp.BasicDataSourceFactory;import java.sql.SQLException;import java.sql.Connection;import java.sql.Statement;import java.util.Properties;public class ConnectionMgr {		  private volatile static BasicDataSource dataSource = null;	  private ConnectionMgr() {	  }	  private static void init() {	    if (dataSource != null) {	      try {	        dataSource.close();	      } catch (Exception e) {	        //	      }	      dataSource = null;	    }	    try {	      Properties p = new Properties();	      p.setProperty("driverClassName", MySys.getDriver());	      p.setProperty("url", MySys.getDatabaseUrl());	      p.setProperty("password", MySys.getDatabasePassword());	      p.setProperty("username", MySys.getDatabaseUser());	      System.out.print("OMS DB URL = "+MySys.getDatabaseUrl() + "\n");	      	      p.setProperty("maxActive", "30"); //最大连接数量	      p.setProperty("maxIdle", "10");  //最大空闲连接	      p.setProperty("maxWait", "1000"); //超时等待时间以毫秒为单位 1000等于60秒	      	      p.setProperty("removeAbandoned", "false"); //是否自动回收超时连接	      p.setProperty("removeAbandonedTimeout", "120"); //超时时间(以秒数为单位)	      	      p.setProperty("testOnBorrow", "true"); //指明是否在从池中取出连接前进行检验	      p.setProperty("testOnReturn", "false"); //指明是否在归还到池中前进行检验	      p.setProperty("testWhileIdle", "false");//指明连接是否被空闲连接回收器(如果有)进行检验	      	      p.setProperty("logAbandoned", "true"); //连接被泄露时是否打印	      p.setProperty("validationQuery", MySys.getTestQuery()); //	      dataSource = (BasicDataSource) BasicDataSourceFactory.createDataSource(p);	    } catch (Exception e) {	      //	    }	  }	  public static Connection getConnection() throws SQLException {	    Connection conn = null;	    //双重检查加锁	    if (dataSource == null) {	    	synchronized(BasicDataSource.class){	    		if (dataSource == null) {	    			init();	    		}	    	}	      	    }	    	    if(dataSource != null){	      conn = dataSource.getConnection();	    }	    return conn;	  } 

六、优缺点

  1、同步getInstance()方法:最安全的单例,但是每次访问单例实例都要加锁,增加了性能的开销。如果系统对性能要求不高可以用。

  2、急切实例化:解决了“延迟实例化”带来的访问延迟问题,但会影响系统的启动负担,而如果该实例一开始创建了却一直没被用到会造成资源的浪费。系统启动和运行负担小可以用。

  3、双重检查加锁:减少了同步的使用,降低了jdk同步的开销;但是低版本的JDK不能使用,必须是1.5版本或者以上版本的JDK才能使用。系统对性能要求高时使用。

七、应用场景

   系统需要保证唯一的实例时使用,例如数据库连接池和线程池。

八、总结

  1.单例模式确保一个类中最多只有一个实例,并且提供访问这个实例的全局访问点。

  2.实现单例模式需要私有的构造器,一个私有静态变量和一个能够被公共访问的静态方法。

  3.如果使用多个类加载器,要小心单例失效而产生多个实例。