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单例模式（Singleton Pattern） -- 简单单例模式

使用场景：需要在系统中确保类只有一个实例，一般这种类的创建都会比较占用系统资源。比如配置文件初始化，将配置文件中的数据读取到类中，通常需要耗费一定的系统资源，而且配置文件中的内容一般都是不变的，修改完配置文件一般都会要求重启系统。所以这种类最适合使用单例模式

简单单例模式​

实现​

/**
 * 简单的单例模式
 *
 * @author jaune
 * @since 1.0.0
 */
public class SimpleConfigUtils {

    private static org.slf4j.Logger logger = org.slf4j.LoggerFactory.getLogger(SimpleConfigUtils.class);
    private static SimpleConfigUtils instance = null;

    private Map<String, String> props = new HashMap<>();

    /**
     * 单例的目的就是为了控制实例数量，所以构造函数一定要私有化，这样才能被其他使用者不能够随便实例化对象。
     */
    private SimpleConfigUtils() {
        this.readFromConfigFile();
        logger.info("对象实例化完成。");
    }

    /**
     * 获取配置实例
     * @return 配置实例
     */
    public static SimpleConfigUtils getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SimpleConfigUtils();
        }
        return instance;
    }

    /**
     * 根据配置项的名称获取配置项的值
     * @param propName 配置项的名称
     * @return 配置项的值
     */
    public String getPropertyValue(String propName) {
        return this.props.get(propName);
    }

    private void readFromConfigFile() {
        logger.info("假装从配置文件中读取了配置");
        props.put("application.name", "DesignPattern");
        props.put("application.type", "SpringBoot");
    }
}
java

实现单例模式要注意以下要点

  • 构造函数私有化
  • 提供一个静态方法来获取对象
  • 对象的实例保存在静态变量中。获取实例的时候要验证变量是否被初始化。

测试​

public class SimpleConfigUtilsTest {
    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SimpleConfigUtilsTest.class);

    @Test
    public void test() {
        SimpleConfigUtils configUtils = SimpleConfigUtils.getInstance();
        String applicationName = configUtils.getPropertyValue("application.name");
        logger.info("application.name: {}", applicationName);

        SimpleConfigUtils configUtils2 = SimpleConfigUtils.getInstance();
        String applicationType = configUtils2.getPropertyValue("application.type");
        logger.info("application.type: {}", applicationType);
    }

}
java

控制台输出

19-02-19 17:21:40 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 假装从配置文件中读取了配置
19-02-19 17:21:40 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 对象实例化完成。
19-02-19 17:21:40 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - application.name: DesignPattern
19-02-19 17:21:40 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - application.type: SpringBoot

从控制台可以看出类只被实例化了一次。

问题​

下面我们模拟多线程环境再进行一次测试。

public class SimpleConfigUtilsTest {
    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SimpleConfigUtilsTest.class);

    private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(4);

    @Test
    public void testMultiThreading() throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
             new Thread(() -> {
                 SimpleConfigUtils configUtils = SimpleConfigUtils.getInstance();
                 String applicationName = configUtils.getPropertyValue("application.name");
                 String applicationType = configUtils.getPropertyValue("application.type");
                 logger.info("{} - application.name: {}", Thread.currentThread().getName(), applicationName);
                 logger.info("{} - application.type: {}", Thread.currentThread().getName(), applicationType);
                 countDownLatch.countDown();
             }).start();
        }
        countDownLatch.await();
    }

}
java

控制台打印

19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 假装从配置文件中读取了配置
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 假装从配置文件中读取了配置
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 对象实例化完成。
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 假装从配置文件中读取了配置
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 对象实例化完成。
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 假装从配置文件中读取了配置
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 对象实例化完成。
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtils - 对象实例化完成。
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - Thread-0 - application.name: DesignPattern
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - Thread-1 - application.name: DesignPattern
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - Thread-1 - application.type: SpringBoot
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - Thread-3 - application.name: DesignPattern
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - Thread-2 - application.name: DesignPattern
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - Thread-2 - application.type: SpringBoot
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - Thread-3 - application.type: SpringBoot
19-02-19 18:07:53 INFO  com.codestd.singleton.SimpleConfigUtilsTest - Thread-0 - application.type: SpringBoot

在多线程环境下，这种方式居然失效了。我们在后面的文章中分析如何保证在多线程环境下，能够只有一个实例。也就是单例模式在多线程环境有效。