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Java设计模式----单例模式

时间:2015-09-30 11:18:37      阅读:269      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

# 标签: 读博客


我去,单例模式真的是被讲烂了的,实现方式也多种多样,什么懒汉式、饿汉式、隐藏构造方法啊、利用枚举的特性啊,利用抽象类啊、双层锁啊(java并发那本书里面有具体讲解)。。不说了,这一篇写的还不错,权当复习咯。

不管单例是怎么实现的,最终效果都是: 一个类只有一个实例,访问&获得该实例,只有一个全局访问点。


读完本篇,你对android中的log机制,在设计上会有一个初步的认识。

废话就这么多。


本文转载自:http://blog.csdn.net/guolin_blog/article/details/8860649



写软件的时候经常需要用到打印日志功能,可以帮助你调试和定位问题,项目上线后还可以帮助你分析数据。但是Java原生带有的System.out.println()方法却很少在真正的项目开发中使用,甚至像findbugs等代码检查工具还会认为使用System.out.println()是一个bug。

为什么作为Java新手神器的System.out.println(),到了真正项目开发当中会被唾弃呢?其实只要细细分析,你就会发现它的很多弊端。比如不可控制,所有的日志都会在项目上线后照常打印,从而降低运行效率;又或者不能将日志记录到本地文件,一旦打印被清除,日志将再也找不回来;再或者打印的内容没有Tag区分,你将很难辨别这一行日志是在哪个类里打印的。

你的leader也不是傻瓜,用System.out.println()的各项弊端他也清清楚楚,因此他今天给你的任务就是制作一个日志工具类,来提供更好的日志功能。不过你的leader人还不错,并没让你一开始就实现一个具备各项功能的牛逼日志工具类,只需要一个能够控制打印级别的日志工具就好。

这个需求对你来说并不难,你立刻就开始动手编写了,并很快完成了第一个版本:

(我不得不插个嘴,System.out.println()改造成有控制输出、加Tag输出,也不会太难,不过有机会自己实现,多好的机会,不要白不要;现实是,很多时候,你好辛苦的写的一个window的增量式日志分析器,麻痹的,根本没人用,别人用惯了eclipse自带的Android Device Monitor)

public class LogUtil {  
  
    public final int DEGUB = 0;  
  
    public final int INFO = 1;  
  
    public final int ERROR = 2;  
  
    public final int NOTHING = 3;  
  
    public int level = DEGUB;  
  
    public void debug(String msg) {  
        if (DEGUB >= level) {  
            System.out.println(msg);  
        }  
    }  
  
    public void info(String msg) {  
        if (INFO >= level) {  
            System.out.println(msg);  
        }  
    }  
  
    public void error(String msg) {  
        if (ERROR >= level) {  
            System.out.println(msg);  
        }  
    }  
  
}

通过这个类来打印日志,只需要控制level的级别,就可以自由地控制打印的内容。比如现在项目处于开发阶段,就将level设置为DEBUG,这样所有的日志信息都会被打印。而项目如果上线了,可以把level设置为INFO,这样就只能看到INFO及以上级别的日志打印。如果你只想看到错误日志,就可以把level设置为ERROR。而如果你开发的项目是客户端版本,不想让任何日志打印出来,可以将level设置为NOTHING。打印的时候只需要调用:

new LogUtil().debug("Hello World");

(hehe,每次都new 对象啊,你疯了?好吧,作者自己也意识到了)

你迫不及待地将这个工具介绍给你的leader,你的leader听完你的介绍后说:“好样的,今后大伙都用你写的这个工具来打印日志了!”

可是没过多久,你的leader找到你来反馈问题了。他说虽然这个工具好用,可是打印这种事情是不区分对象的,这里每次需要打印日志的时候都需要new出一个新的LogUtil,太占用内存了,希望你可以将这个工具改成用单例模式实现。

你认为你的leader说的很有道理,而且你也正想趁这个机会练习使用一下设计模式,于是你写出了如下的代码:

public class LogUtil {  
  
    private static LogUtil sLogUtil;  
  
    public final int DEGUB = 0;  
  
    public final int INFO = 1;  
  
    public final int ERROR = 2;  
  
    public final int NOTHING = 3;  
  
    public int level = DEGUB;  
  
    private LogUtil() {  
    }  
  
    public static LogUtil getInstance() {  
        if (sLogUtil == null) {   //多个线程同时进入此判断,同时进入方法体就呵呵了
            sLogUtil = new LogUtil();  
        }  
        return sLogUtil;  
    }  
  
    public void debug(String msg) {  
        if (DEGUB >= level) {  
            System.out.println(msg);  
        }  
    }  
  
    public void info(String msg) {  
        if (INFO >= level) {  
            System.out.println(msg);  
        }  
    }  
  
    public void error(String msg) {  
        if (ERROR >= level) {  
            System.out.println(msg);  
        }  
    }  
  
}

首先将LogUtil的构造函数私有化,这样就无法使用new关键字来创建LogUtil的实例了。然后使用一个sLogUtil私有静态变量来保存实例,并提供一个公有的getInstance方法用于获取LogUtil的实例,在这个方法里面判断如果sLogUtil为空,就new出一个新的LogUtil实例,否则就直接返回sLogUtil。这样就可以保证内存当中只会存在一个LogUtil的实例了。单例模式完工!这时打印日志的代码需要改成如下方式:

LogUtil.getInstance().debug("Hello World");

你将这个版本展示给你的leader瞧,他看后笑了笑,说:“虽然这看似是实现了单例模式,可是还存在着bug的哦。

你满腹狐疑,单例模式不都是这样实现的吗?还会有什么bug呢? 

你的leader提示你,使用单例模式就是为了让这个类在内存中只能有一个实例的,可是你有考虑到在多线程中打印日志的情况吗?如下面代码所示:

public static LogUtil getInstance() {  
    if (sLogUtil == null) {  
        sLogUtil = new LogUtil();  
    }  
    return sLogUtil;  
}

如果现在有两个线程同时在执行getInstance方法,第一个线程刚执行完第2行,还没执行第3行,这个时候第二个线程执行到了第2行,它会发现sLogUtil还是null,于是进入到了if判断里面。这样你的单例模式就失败了,因为创建了两个不同的实例。

你恍然大悟,不过你的思维非常快,立刻就想到了解决办法,只需要给方法加上同步锁就可以了,代码如下:

public synchronized static LogUtil getInstance() {  //呵呵,作者居然这样加锁..呵呵
    if (sLogUtil == null) {  
        sLogUtil = new LogUtil();  
    }  
    return sLogUtil;  
}

这样,同一时刻只允许有一个线程在执行getInstance里面的代码,这样就有效地解决了上面会创建两个实例的情况。

你的leader看了你的新代码后说:“恩,不错。这确实解决了有可能创建两个实例的情况,但是这段代码还是有问题的。”

你紧张了起来,怎么还会有问题啊?

你的leader笑笑:“不用紧张,这次不是bug,只是性能上可以优化一些。你看一下,如果是在getInstance方法上加了一个synchronized,那么我每次去执行getInstace方法的时候都会受到同步锁的影响,这样运行的效率会降低,其实只需要在第一次创建LogUtil实例的时候加上同步锁就好了。我来教你一下怎么把它优化的更好。”

首先将synchronized关键字从方法声明中去除,把它加入到方法体当中:

public static LogUtil getInstance() {  
    synchronized (LogUtil.class) {  
        if (sLogUtil == null) {  
            sLogUtil = new LogUtil();  
        }  
        return sLogUtil;  
    }  
}

这样效果是和直接在方法上加synchronized完全一致的。然后在synchronized的外面再加一层判断,如下所示:

public static LogUtil getInstance() {  
    if (sLogUtil == null) {  
        synchronized (LogUtil.class) {  
            if (sLogUtil == null) {  
                sLogUtil = new LogUtil();  
            }  
        }  
    }  
    return sLogUtil;  
}

代码改成这样之后,只有在sLogUtil还没被初始化的时候才会进入到第3行,然后加上同步锁。等sLogUtil一但初始化完成了,就再也走不到第3行了,这样执行getInstance方法也不会再受到同步锁的影响,效率上会有一定的提升。

你情不自禁赞叹到,这方法真巧妙啊,能想得出来实在是太聪明了。

你的leader马上谦虚起来:“这种方法叫做双重锁定(Double-Check Locking),可不是我想出来的,更多的资料你可以在网上查一查。”

单例:保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。 



我补充:

为啥上面的那个

public synchronized static LogUtil getInstance() { ... }

效率不高,可以优化呢?


在java里synchronized,就是加锁,这里锁的是啥(信号量mutex?别乱猜,这里不是)你自己去查查,但是这里的锁肯定是排他的,一个线程占有锁,那么另外一个线程就只有阻塞着等待,也就是一个线程调用的时候,另外一个线程只有等着。为了避免尴尬(万一这个方法老长了,等它执行完,我们老早就不耐烦了),就要在具体真正需要锁的地方在加锁。

于是,改善的办法是,在方法内部加锁(真正要获取对象实例的时候才去上锁,这部分才是真正需要锁的),而不是在方法头上加锁。(加锁之前还要判断当前实例是否不存在,避免不问青红皂白执行到创建实例之前,就加个锁)

当然也有可能另外一个线程刚刚释放完锁,有一个线程就进入了

synchronized (LogUtil.class) {  
            if (sLogUtil == null) {  
                sLogUtil = new LogUtil();  
            }  
        }

所以锁内部还是要进行 ==null的判断(不然你以为一旦获得了锁就可以创建对象,这样就无法避免上面说的这种巧合了,最终导致一个类不是一个实例),即Double-Check Locking。


扩展阅读: 《java并发编程的艺术》  (不过写的超级啰嗦,你还是找一下别人的博客写的总结吧---但是自己读这本书印象会更深刻)

Java设计模式----单例模式

原文:http://my.oschina.net/wizardmerlin/blog/512752

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