单例模式

 单例模式，它用以确保一个特定的类只有一个对象被实例化。它包含两种类型，有些书上叫singleton模式和Double—Checked Locking模式。

       单例模式注意问题：

    1、拥有一个特定的方法，这个方法被用于实例化需要的对象。当该方法被调用的时候，它检查这个对象是否被实例化。如果已实例化，这个方法仅仅返回这个对象的一个引用。如果对象未被实例化，这个方法将对象实例化并返回这个新的实例的引用。

      2、类的构造函数定义为protected或private。

      单例模式的格式

（1）懒汉式

public class Singleton{
//声明一个静态类的变量指向null
private static Singleton instance = null;
//将构造函数设为private private Singleton();
//设计静态方法，返回类的实例
public static Singleton getInstance(){
 if(instance==null){
instance = new Singleton();
return instance;
}
}
}

 

 

 

 （2）饿汉式

      饿汉式是线程安全的,在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变 。
     懒汉式优点是延时加载、 是在需要的时候才创建对象。缺点是应该用同步。如果在创建实例对象时不加上synchronized则会导致对对象的访问不是线程安全的。

 

public class Singleton{
private static Singleton singleton = new Singleton();
private Singleton (){ }
 public Singleton getInstance(){
 return singletion;
}
}

 

典型应用：

数据库连接池管理类的应用

1、数据库连接池管理类

package com.cvicse.util;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.sql.Connection;
import java.sql.Driver;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.Date;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Properties;
import java.util.StringTokenizer;
import java.util.Vector;

/**
 * 数据库连接池管理类
 *
 * @功能 ：管理类DBConnectionManager支持对一个或多个由属性文件定义的数据库连接池的访问.
 *     客户程序可以调用getInstance()方法访问本类的唯一实例
 * @创建人 gao_jie
 * @创建日期 Jun 18, 2009
 * @版本 1.0
 *
 */
public class DBConnectionManager {

    private static DBConnectionManager instance; // 唯一实例
    private static int clients; // 连接的客户端
    private Vector drivers = new Vector();// 驱动集合
    private Hashtable pools = new Hashtable();// 连接池
    private Properties dbProps;// 属性文件
    private PrintWriter log; // 日志变量

    /**
     * 单例模式建构私有函数以防止其它对象创建本类实例
     */
    private DBConnectionManager() {
        this.init();
    }

    /**
     * 采用单例模式，返回唯一实例.如果是第一次调用此方法,则创建实例
     *
     * @return DBConnectionManager 唯一实例
     */
    public static synchronized DBConnectionManager getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new DBConnectionManager();
        }
        clients++;
        return instance;
    }

    /**
     * 获得一个可用的(空闲的)连接.如果没有可用连接,且已有连接数小于最大连接数 限制,则创建并返回新连接
     *
     * @param name
     *            在属性文件中定义的连接池名字
     * @return Connection 可用连接或null
     */
    public Connection getConnection(String name) {
        DBConnectionPool dbPool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
        if (dbPool != null) {
            return dbPool.getConnection();
        }
        return null;
    }

    /**
     * 获得一个可用连接.若没有可用连接,且已有连接数小于最大连接数限制, 则创建并返回新连接. 否则,在指定的时间内等待其它线程释放连接.
     *
     * @param name
     *            连接池名字
     * @param time
     *            以毫秒计的等待时间
     * @return Connection 可用连接或null
     */
    public Connection getConnection(String name, long time) {
        DBConnectionPool dbPool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
        if (dbPool != null) {
            return dbPool.getConnection(time);
        }
        return null;
    }

    /**
     * 将连接对象返回给由名字指定的连接池
     *
     * @param name
     *            在属性文件中定义的连接池名字
     * @param con
     *            连接对象
     */
    public void freeConnection(String name, Connection con) {
        DBConnectionPool dbPool = (DBConnectionPool) pools.get(name);
        if (dbPool != null) {
            dbPool.freeConnection(con);
        }
    }

    /**
     * 关闭所有连接,撤销驱动程序的注册
     */
    public synchronized void release() {
        // 等待直到最后一个客户程序调用
        if (--clients != 0) {
            return;
        }
        Enumeration allPools = pools.elements();
        while (allPools.hasMoreElements()) {
            DBConnectionPool pool = (DBConnectionPool) allPools.nextElement();
            pool.release();
        }
        Enumeration allDrivers = drivers.elements();
        while (allDrivers.hasMoreElements()) {
            Driver driver = (Driver) allDrivers.nextElement();
            try {
                DriverManager.deregisterDriver(driver);
                log("撤销JDBC驱动程序 " + driver.getClass().getName() + "的注册");
            } catch (SQLException e) {
                log(e, "无法撤销下列JDBC驱动程序的注册: " + driver.getClass().getName());
            }
        }
    }

    /**
     * 读取属性完成初始化
     */
    private void init() {

        // 文件流输入方式
        InputStream fileinputstream = null;
        try {
            fileinputstream = new FileInputStream("./src/db.properties");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            dbProps = new Properties();
            dbProps.load(fileinputstream);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.err.println("不能读取属性文件. "
                    + "请确保db.properties在CLASSPATH指定的路径中");
            return;
        }

        String logFile = dbProps.getProperty("logfile",
                "DBConnectionManager.log");
        try {
            log = new PrintWriter(new FileWriter(logFile, true), true);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("无法打开日志文件: " + logFile);
            log = new PrintWriter(System.err);
        }
        // 加载驱动
        loadDrivers(dbProps);
        // 创建连接池
        createPools(dbProps);
    }

    /**
     * 装载和注册所有JDBC驱动程序
     *
     * @param props
     *            属性
     */
    private void loadDrivers(Properties props) {
        String driverClasses = props.getProperty("drivers");
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(driverClasses);
        while (st.hasMoreElements()) {
            String driverClassName = st.nextToken().trim();
            try {
                Driver driver = (Driver) Class.forName(driverClassName)
                        .newInstance();
                DriverManager.registerDriver(driver);
                drivers.addElement(driver);
                log("成功注册JDBC驱动程序" + driverClassName);
            } catch (Exception e) {
                log("无法注册JDBC驱动程序: " + driverClassName + ", 错误: " + e);
            }
        }
    }

    /**
     * 根据指定属性创建连接池实例.
     *
     * @param props
     *            连接池属性
     */
    private void createPools(Properties props) {
        Enumeration propNames = props.propertyNames();
        while (propNames.hasMoreElements()) {
            String name = (String) propNames.nextElement();
            if (name.endsWith(".url")) {
                String poolName = name.substring(0, name.lastIndexOf("."));
                System.out.println(" poolName ||" + poolName + "|");
                String url = props.getProperty(poolName + ".url");
                if (url == null) {
                    log("没有为连接池" + poolName + "指定URL");
                    continue;
                }
                String user = props.getProperty(poolName + ".user");
                String password = props.getProperty(poolName + ".password");
                String maxconn = props.getProperty(poolName + ".maxconn", "0");
                int max;
                try {
                    max = Integer.valueOf(maxconn).intValue();
                } catch (NumberFormatException e) {
                    log("错误的最大连接数限制: " + maxconn + " .连接池: " + poolName);
                    max = 0;
                }
                DBConnectionPool pool = new DBConnectionPool(poolName, url,
                        user, password, max);
                pools.put(poolName, pool);
                log("成功创建连接池" + poolName);
            }
        }
    }

    /**
     * 将文本信息写入日志文件
     */
    private void log(String msg) {
        log.println(new Date() + ": " + msg);
    }

    /**
     * 将文本信息与异常写入日志文件
     */
    private void log(Throwable e, String msg) {
        log.println(new Date() + ": " + msg);
        e.printStackTrace(log);
    }

    /***************************************************************************
     ************************数据库连接池内部类************************************
     **************************************************************************/
    /**
     *
     * @功能：数据库连接池内类 此内部类定义了一个连接池.它能够根据要求创建新连接,直到预定的最大连接数为止.
     *              在返回连接给客户程序之前,它能够验证连接的有效性.
     * @创建人 gao_jie
     * @创建日期 Jun 19, 2009
     * @版本 1.0
     *
     */
    class DBConnectionPool {

        private String poolName; // 连接池名字
        private String dbConnUrl; // 数据库的JDBC URL
        private String dbUserName; // 数据库账号或null
        private String dbPassWord; // 数据库账号密码或null
        private int maxConn; // 此连接池允许建立的最大连接数
        private int checkedOut; // 当前连接数
        private Vector<Connection> freeConnections; // 保存所有可用连接

        /**
         * 创建新的连接池构造函数
         *
         * @param poolName
         *            连接池名字
         * @param dbConnUrl
         *            数据库的JDBC URL
         * @param dbUserName
         *            数据库帐号或 null
         * @param dbPassWord
         *            密码或 null
         * @param maxConn
         *            此连接池允许建立的最大连接数
         */
        public DBConnectionPool(String poolName, String dbConnUrl,
                String dbUserName, String dbPassWord, int maxConn) {
            this.poolName = poolName;
            this.dbConnUrl = dbConnUrl;
            this.dbUserName = dbUserName;
            this.dbPassWord = dbPassWord;
            this.maxConn = maxConn;
            this.freeConnections = new Vector<Connection>();
        }

        /**
         * 从连接池获得一个可用连接.如果没有空闲的连接且当前连接数小于最大连接 数限制,则创建新连接.
         * 如原来登记为可用的连接不再有效,则从向量删除之,然后递归调用自己以尝试新的可用连接.
         */
        public synchronized Connection getConnection() {
            Connection conn = null;// 定义连接标量
            if (freeConnections != null && freeConnections.size() > 0) {
                // 获取向量中第一个可用连接
                conn = (Connection) freeConnections.firstElement();
                freeConnections.removeElementAt(0);
                try {
                    if (conn.isClosed()) {
                        log("从连接池" + poolName + "删除一个无效连接");
                        // 递归调用自己,尝试再次获取可用连接
                        conn = getConnection();
                    }
                } catch (SQLException e) {
                    log("从连接池" + poolName + "删除一个无效连接");
                    // 递归调用自己,尝试再次获取可用连接
                    conn = getConnection();
                }
            } else if (maxConn == 0 || checkedOut < maxConn) {
                conn = newConnection();
            }
            if (conn != null) {
                checkedOut++;
            }
            return conn;
        }

        /**
         * 从连接池获取可用连接.可以指定客户程序能够等待的最长时间 参见前一个getConnection()方法.
         *
         * @param timeout
         *            以毫秒计的等待时间限制
         */
        public synchronized Connection getConnection(long timeout) {
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            Connection conn = null;// 定义连接标量
            while ((conn = getConnection()) == null) {
                try {
                    wait(timeout);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if ((System.currentTimeMillis() - startTime) >= timeout) {
                    // wait()返回的原因是超时
                    return null;
                }
            }
            return conn;
        }

        /**
         * 创建新的连接
         *
         * @return 返回数据库连接
         */
        private Connection newConnection() {
            Connection conn = null;// 定义连接标量
            try {
                if (dbUserName == null) {
                    conn = DriverManager.getConnection(dbConnUrl);
                } else {
                    conn = DriverManager.getConnection(dbConnUrl, dbUserName,
                            dbPassWord);
                }
                log("连接池" + poolName + "创建一个新的连接");
            } catch (SQLException e) {
                log(e, "无法创建下列URL的连接: " + dbConnUrl);
                return null;
            }
            return conn;
        }

        /**
         * 将不再使用的连接返回给连接池
         *
         * @param con
         *            客户程序释放的连接
         */
        public synchronized void freeConnection(Connection conn) {
            // 将指定连接加入到向量末尾
            freeConnections.addElement(conn);
            checkedOut--;
            notifyAll(); // 删除等待队列中的所有线程
        }

        /**
         * 关闭所有连接
         */
        public synchronized void release() {
            Enumeration<Connection> allConnections = freeConnections.elements();
            while (allConnections.hasMoreElements()) {
                Connection con = (Connection) allConnections.nextElement();
                try {
                    con.close();
                    log("关闭连接池" + poolName + "中的一个连接");
                } catch (SQLException e) {
                    log(e, "无法关闭连接池" + poolName + "中的连接");
                }
            }
            freeConnections.removeAllElements();
        }
    }
}

 

2、测试类

/*
 *
 * InforGuard Copyright 2008 CVICSE, Co.ltd .
 * All rights reserved.
 *
 * Package:  com.cvicse.util
 * FileName: Test.java
 *
 */

package com.cvicse.util;

import java.sql.Connection;

/**
 *
 * @功能
 * @创建人 gao_jie
 * @创建日期 Jun 19, 2009
 * @版本 1.0
 *
 */
public class Test {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 文件流输入方式
        DBConnectionManager connectionManager = DBConnectionManager
                .getInstance();
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        Connection conn1 = connectionManager.getConnection("mysql");
        Connection conn2 = connectionManager.getConnection("mysql");
        Connection conn3 = connectionManager.getConnection("mysql");
        Connection conn4 = connectionManager.getConnection("mysql");
        Connection conn5 = connectionManager.getConnection("mysql");
        System.out.println(" conn1 == " + conn1);
        System.out.println(" conn2 == " + conn2);
        System.out.println(" conn3 == " + conn3);
        System.out.println(" conn4 == " + conn4);
        System.out.println(" conn5 == " + conn5);

        connectionManager.freeConnection("mysql", conn1);
        connectionManager.freeConnection("mysql", conn2);
        connectionManager.freeConnection("mysql", conn3);
        connectionManager.freeConnection("mysql", conn4);
        connectionManager.freeConnection("mysql", conn5);
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        Connection conn6 = connectionManager.getConnection("mysql");
        Connection conn7 = connectionManager.getConnection("mysql");
        Connection conn8 = connectionManager.getConnection("mysql");
        Connection conn9 = connectionManager.getConnection("mysql");
        Connection conn10 = connectionManager.getConnection("mysql");
        System.out.println(" conn6 == " + conn6);
        System.out.println(" conn7 == " + conn7);
        System.out.println(" conn8 == " + conn8);
        System.out.println(" conn9 == " + conn9);
        System.out.println(" conn10 == " + conn10);
    }
}

 

3、测试结果

 conn1 == com.mysql.jdbc.Connection@1f5d386
 conn2 == com.mysql.jdbc.Connection@121f1d
 conn3 == com.mysql.jdbc.Connection@1b8e059
 conn4 == com.mysql.jdbc.Connection@910040
 conn5 == com.mysql.jdbc.Connection@1a786c3
 conn6 == com.mysql.jdbc.Connection@1f5d386
 conn7 == com.mysql.jdbc.Connection@121f1d
 conn8 == com.mysql.jdbc.Connection@1b8e059
 conn9 == com.mysql.jdbc.Connection@910040
 conn10 == com.mysql.jdbc.Connection@1a786c3

 

 

 启动五个线程，释放后再启动仍然是原先的五个线程。

4、实际应用中的配置

上面所实现的连接池在程序开发时如何应用到系统中呢？下面以Servlet为例说明连接池的使用。

　　Servlet的生命周期是：在开始建立servlet时，调用其初始化（init）方法。之后每个用户请求都导致一个调用前面建立的实例的service方法的线程。最后，当服务器决定卸载一个servlet时，它首先调用该servlet的 destroy方法。

　　根据servlet的特点，我们可以在初始化函数中生成连接池管理类的唯一实例（其中包括创建一个或多个连接池）。如：

public void init() throws ServletException
{
　connMgr = DBConnectionManager.getInstance(); 
}

　　然后就可以在service方法中通过连接池名称使用连接池，执行数据库操作。最后在destroy方法中释放占用的系统资源，如：

public void destroy() { 
　connMgr.release(); super.destroy(); 
}