单例模式确保某一个类只能有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类成为单例类。单例模式有三个要点:①某个类只能有一个实例;②它必须自行创建这个实例;③它必须自行向整个系统提供这个实例。
一、在什么情况下使用单例模式
使用单例模式有一个必要的条件:在一个系统要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来说,如果一个类可以有几个实例共存,那么就没有表要使用单例类。
一些资源管理器常常设计成单例模式。在计算机系统中,需要管理的资源包括软件外部资源,例如每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干个传真卡,但是只应该有一个软件负责管理传真卡,以避免出现两份传真作业同时传到传真卡的情况。每台计算机可以有若干个通信端口,系统应当集中管理这些通信接口,以避免一个通讯端口同时被两个请求同时调用。
一个具体的例子中,windows操作系统的垃圾回收期,在整个操作系统中,回收站只能有一个实例,整个系统都使用这个唯一的实例,而且回收站自行提供自己的实例。因此,回收站就是一个典型的单例模式的应用。
二、Java中单例模式种类
1、饿汗式单例类
public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { return instance; } }
注意:在Java语言中单例类的一个重要的特点是类的构造器是私有的,从而避免外界利用构造器直接创建出任意多的实例。值得指出的是,由于构造器是私有的,因此此类不能被继承。
2、懒汉式单例类
与饿汗式单例类相同之处是,类的构造器是私有的。与饿汗式单例类不同的是,饿汗式单例类在第一次被引用时将自己实例化。如果加载器是静态的,那么在懒汉式单例类被加载时不会将自己实例化。
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
3、登记时单例类
登记式单例类是为了克服饿汗式单例类及懒汉式单例类均不可继承的缺点而设计的。只是它的子类实例化的方式只能是懒汉式的,这是无法改变的。
public class Singleton3 { private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>(); static{ Singleton3 single = new Singleton3(); map.put(single.getClass().getName(), single); } //保护的默认构造子 protected Singleton3(){} //静态工厂方法,返还此类惟一的实例 public static Singleton3 getInstance(String name) { if(name == null) { name = Singleton3.class.getName(); System.out.println("name == null"+"--->name="+name); } if(map.get(name) == null) { try { map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance()); } catch (InstantiationException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } } return map.get(name); } //一个示意性的商业方法 public String about() { return "Hello, I am RegSingleton."; } public static void main(String[] args) { Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null); System.out.println(single3.about()); } }
注意:由于子类必须允许父类以构造子调用产生实例,因此,他的构造器必须是公开的。这样一来,就等于允许了以这样方式产生实例而不在父类的登记中。这是登记式单例类的一个缺点;
由于父类的实例必须存在才可能有子类的实例,这在有些情况下是一个浪费。这是登记式单例类的另一个缺点。
三、Java中单例模式应用案例
在Java中Runtime对象就是一个使用单例模式的例子。在每一个Java应用程序里面,都有唯一的一个Runtime对象。通过这个Runtime对象,应用程序可以与其运行环境发生相互作用。Runtime类提供一个静态工厂方法getRuntime():public static Runtime getRuntime();
通过调用此方法,可以获得Runtime类唯一的一个实例:Runtime rt = Runtime getRuntime();
Runtime对象通常的用途包括:执行外部命令;返回现有内存即全部内存;运行垃圾收集器;加载动态库等。下面的例子演示了怎样使用Runtime对象运行一个外部程序,如下:
public class CmdTest{ public static void main(String[] args)throws Exception{ Process proc = Runtime.getRuntime().exec("proxy.exe"); } }
通过上面的程序,就可以单开proxy工具。
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