Java에서 싱글 톤을 구현하는 5 가지 방법을 설명하십시오

1. 싱글 톤 모드 란 무엇입니까?

싱글 톤 패턴은 애플리케이션의 전 생애 동안 하나의 인스턴스 만 존재한다고 말합니다. 싱글 톤 패턴은 널리 사용되는 디자인 패턴입니다. 인스턴스 객체의 중복 생성을 피하고 인스턴스 생성 시스템 오버 헤드를 줄이며 메모리를 저장할 수있는 많은 이점이 있습니다.

싱글 톤 모드에는 세 가지 요구 사항이 있습니다.

1. 특정 클래스에는 하나의 인스턴스 만 가질 수 있습니다
2. 이 인스턴스 자체를 만들어야합니다
3. 그는 전체 인스턴스를 혼자서 전체 시스템에 제공해야합니다.

2. 싱글 톤 패턴과 정적 클래스의 차이

먼저, 정적 클래스가 무엇인지 이해합시다. 정적 클래스는 클래스에 정적 메소드와 정적 필드가 있음을 의미합니다. 생성자는 비공개로 수정되므로 인스턴스화 할 수 없습니다. 수학 클래스는 정적 클래스입니다.

정적 클래스가 무엇인지 알면 그들 사이의 차이점에 대해 이야기 해 봅시다.

1) 우선, 싱글 톤 패턴은 전 세계적으로 고유 한 객체를 제공합니다. 정적 클래스는 많은 정적 방법 만 제공합니다. 이러한 방법을 만들 필요는 없으며 클래스를 통해 직접 호출 할 수 있습니다.

2) 싱글 톤 패턴의 유연성이 높고 정적 클래스가 모두 정적 방법이므로 무시할 수 없기 때문에 방법은 무시할 수 있습니다.

3) 매우 무거운 물체 인 경우 싱글 톤 패턴은로드하기가 게으른 것이지만 정적 클래스는 그렇게 할 수 없습니다.

그러면 정적 클래스를 사용해야하며 언제 싱글 톤 모드를 사용해야합니까? 우선, 몇 가지 도구 방법을 사용하려면 정적 클래스를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 정적 유사체는 싱글 톤 클래스보다 빠릅니다. 정적 결합이 컴파일 기간 동안 수행되기 때문입니다. 상태 정보 또는 액세스 리소스를 유지하려면 싱글 톤 모드를 사용해야합니다. 또한 객체 지향 기능 (예 : 상속, 다형성)이 필요할 때 싱글 톤 클래스를 선택하고 일부 방법 만 제공하면 정적 클래스를 선택한다고 말할 수 있습니다.

3. 싱글 톤 모드를 구현하는 방법

1. 배고픈 사람 모드

소위 배고픈 모드는 즉시로드하는 것입니다. 일반적으로 GetInstancef 메소드를 호출하기 전에 인스턴스가 생성되었으며, 이는 클래스가로드 될 때 생성되었음을 의미합니다. 이 모델의 단점은 매우 명백하며, 이는 자원을 차지한다는 것입니다. 싱글 톤 클래스가 크면 실제로 사용하고 인스턴스를 생성하려고합니다. 따라서이 방법은 리소스가 적고 초기화 중에 사용되는 클래스에 적합합니다.

 Class Singletonhungary {Private Static Singletonhungary Singletonhungary = New Singletonhungary (); // 새로운 개인 SingletonHungary ()를 통한 인스턴스화를 금지하기 위해 생성자를 비공개로 설정합니다. }}

2. 게으른 모드

게으른 모드는 게으른 하중이며 게으른 하중이라고도합니다. 메모리가 낭비되지 않도록 프로그램을 사용해야 할 때 인스턴스를 만듭니다. 게으른 모드의 경우 5 가지 구현 방법이 있습니다. 일부 구현 방법은 스레드 inforecure이므로 자원 동기화 문제가 다중 스레드 동시성 환경에서 발생할 수 있습니다.

우선, 첫 번째 방법은 단일 스레드에 문제가 없지만 멀티 스레딩에 문제가 있다는 것입니다.

 // 싱글 톤 모드의 게으른 구현 1- 스레드 안전하지 않은 클래스 SingletonLazy1 {private static singletonlazy1 singletonlazy; private singletonlazy1 () {} public static singletonlazy1 getInstance () {if (null == singletonLazy) {객체 스레드를 만들기 전에 준비를 시뮬레이션합니다. } catch (InterruptedException e) {e.printstacktrace (); } singletonlazy = new SingletonLazy1 (); } 반환 싱글 톤 라치를 반환합니다. }}

테스트 할 10 개의 비동기 스레드를 시뮬레이션합시다.

 공개 클래스 SingletonLazyTest {public static void main (string [] args) {Thread2 [] ThreadAr = new Thread2 [10]; for (int i = 0; i <threadarr.length; i ++) {threadarr [i] = new Thread2 (); Threadarr [i] .start (); }}} // test stread class stread2 스레드를 확장 {@override public void run () {system.out.println (SingletonLazy1.getInstance (). hashcode ()); }}

실행 결과 :

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1698032342
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1723650563
367137303

해시 코드가 모두 동일하지 않다는 것을 알 수 있습니다. 즉, 다중 스레드 환경에서 여러 객체가 생성되어 싱글 톤 패턴의 요구 사항을 충족하지 못합니다.

그렇다면 스레드를 안전하게 만드는 방법? 두 번째 방법에서는 동기화 된 키워드를 사용하여 GetInstance 메소드를 동기화합니다.

 // 싱글 톤 모드 게으른 구현 2- 스레드 안전 // 동기화 메소드를 설정하여 효율이 너무 낮아서 전체 메소드가 잠겨 있습니다. private singletonlazy2 () {} public static synchronized singletonlazy2 getInstance () {try {if (null == SingletonLazy) {// 객체 스레드를 만들기 전에 일부 준비를 시뮬레이션합니다 (1000); SingletonLazy = New SingletonLazy2 (); }} catch (InterruptedException e) {e.printstacktrace (); } 반환 싱글 톤 라치를 반환합니다. }}

위의 테스트 클래스를 사용하여 테스트 결과 :

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알 수 있듯이이 방법은 스레드 안전성을 달성합니다. 그러나 단점은 효율이 너무 낮고 동기식으로 실행된다는 것입니다. 다음 스레드가 객체를 얻으려면 계속 실행되기 전에 이전 스레드가 출시 될 때까지 기다려야합니다.

그런 다음 메소드를 잠글 수는 없지만 코드를 내부 고정하여 스레드 안전성을 달성 할 수 있습니다. 그러나이 방법은 동기화 방법과 동일하며 동기식으로 실행되며 효율이 매우 낮습니다.

 // SingletonLazy 구현 3- 스레드 안전 // 동기 코드 블록을 설정하여 효율성이 너무 낮고 전체 코드 블록이 클래스로 잠겨 있습니다. private singletonlazy3 () {} public static singletonlazy3 getInstance () {try {synchronized (singletonlazy3.class) {if (null == singletonlazy) {// 객체 스레드를 만들기 전에 약간의 준비를 수행하기 위해 시뮬레이션합니다 .sleep (1000); SingletonLazy = New SingletonLazy3 (); }}} catch (InterruptedException e) {// todo : handle exception} return singletonlazy; }}

코드를 계속 최적화합시다. 객체를 생성하는 코드 만 잠그지 만 스레드 안전을 보장 할 수 있습니까?

 // 싱글 톤 모드 4의 게으른 구현-스레드 불안한 // 인스턴스를 생성하는 코드 만 동기화 코드 블록을 설정하여 동기화되어 있지만 여전히 스레드 안전 문제가 있습니다. private singletonlazy4 () {} public static singletonlazy4 getInstance () {try {if (null == singletonLazy) {// 코드 1 // 객체 스레드를 만들기 전에 일부 준비를 수행하기 위해 시뮬레이션 (1000); 동기화 된 (SingletonLazy4.class) {SingletonLazy = New SingletonLazy4 (); // code 2}}} catch (InterruptedException e) {// todo : handle exception} return singletonlazy; }}

실행중인 결과를 살펴 보겠습니다.

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결과를 판단하면이 방법은 스레드 안전을 보장 할 수 없습니다. 왜? 객체가 아직 비어 있기 때문에 두 개의 스레드 A와 B가 동시에 '코드 1'로 이동한다고 가정 해 봅시다. 따라서 둘 다 메소드를 입력 할 수 있습니다. 실을 먼저 잡으십시오. 잠금 장치를 잡고 개체를 만듭니다. 스레드 B가 잠금을 받으면 릴리스되면 '코드 2'로 이동하고 객체가 생성됩니다. 따라서 다중 스레드 환경에서는 싱글 톤을 보장 할 수 없습니다.

계속 최적화합시다. 위의 방법에는 문제가 있으므로 동기화 코드 블록에서 널 판단을 할 수 있습니다. 이 방법은 DCL 이중 점검 잠금 장치입니다.

 // Singleton Mode의 Slazy Man은 5- 스레드 안전 // 동기화 코드 블록을 설정하여 DCL Double Check Mechanism을 사용하여 Double Check Lock 메커니즘을 사용하여 Singleton 모드에서 Lazy Man이 구현 한 스레드 불안 및 효율성 문제를 성공적으로 해결합니다. // DCL은 또한 Singeleton 모드와 함께 사용되는 대부분의 다중 읽기 모드에서 사용하는 솔루션을 성공적으로 해결합니다. SingletonLazy5 객체가 생성 될 때, SingletonLazy5 객체를 얻을 때, 동기화 코드 블록의 잠금을 확인하고 후속 코드의 잠금을 확인하고 SingletonLazy5 개체를 직접 반환 할 필요가 없습니다. // 두 번째 IF 판단의 기능 : MultithReading에서 보안 문제를 해결하려면, 즉 객체의 유능함을 보장합니다. 클래스 SingletonLazy5 {개인 정적 휘발성 SingletonLazy5 SingletonLazy; private singletonlazy5 () {} public static singletonlazy5 getInstance () {try {if (null == singletonLazy) {// 객체 스레드를 만들기 전에 일부 준비를 시뮬레이션합니다. 동기화 (SingletonLazy5.class) {if (null == SingletonLazy) {SingletonLazy = New SingletonLazy5 (); }}}} catch (InterruptedException e) {} return singletonlazy; }}

실행 결과 :

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DCL 더블 체크 잠금 장치는 게으른 하중 싱글 톤 모드의 효율 및 스레드 안전 문제를 해결한다는 것을 알 수 있습니다. 이것은 또한 우리가 가장 자주 사용하는 방법입니다.

휘발성 키워드

여기서 SingletonLazy를 정의 할 때 휘발성 키워드가 사용됨을 알았습니다. 이것은 지침이 재정렬을 방지하는 것입니다. 왜 우리는 이것을해야합니까? 시나리오를 살펴 보겠습니다.

코드는 SingletonLazy = New SingletonLazy5 ()로 이동합니다. 문장 인 것처럼 보이지만 원자 연산은 아닙니다 (모두 실행되거나 모두 실행되지 않으며 절반을 실행할 수 없습니다). 이 문장은 8 개의 어셈블리 지침으로 편집되어 있으며 대략 3 가지가 수행됩니다.

1. SingletonLazy5 인스턴스에 메모리를 할당하십시오.

2. SingletonLazy5 생성자를 초기화합니다

3. 할당 된 메모리 공간에 SingletonLazy 물체를 가리 킵니다 (이 인스턴스는 null이 아님).

Java 컴파일러를 사용하면 프로세서가 주문 외부 (외부)를 실행할 수 있고 캐시 순서는 JDK1.5 이전의 JMM (Java Memory Medel)의 메인 메모리 쓰기 백에 등록 할 수 있으므로 위의 두 번째 및 세 번째 점의 순서는 보장 될 수 없습니다. 즉, 실행 순서는 1-2-3 또는 1-3-2 일 수 있습니다. 후자이고 3이 실행되고 2가 실행되기 전에 스레드 2로 전환됩니다.이 시점에서 SingletonLazy는 이미 스레드 1에서 세 번째 지점을 이미 실행했으며, SingletonLazy는 이미 비어 있지 않으므로 스레드 2는 직접적으로 SingleTonLazy를 사용하고 자연스럽게 오류를보고합니다. 또한, 추적하기 어려우고 재생하기 어려운 이러한 종류의 오류는 디버깅의 마지막 주에 발견되지 않을 수 있습니다.

싱글 톤을 구현하기위한 DCL의 작문 방법은 많은 기술 책과 교과서 (이전 버전의 JDK1.4를 기반으로하는 책 포함)에서 권장되지만 실제로는 완전히 정확하지 않습니다. 실제로, DCL은 2 단계 및 3 단계의 순서가 보장 될 수 있는지에 따라 일부 언어 (예 : C)에서는 가능합니다. JDK1.5 이후, 공무원은이 문제를 발견 했으므로 JMM이 조정되었고 휘발성 키워드가 구체화되었습니다. 따라서 JDK가 1.5 이상의 버전 인 경우 SingletonLazy의 정의에 휘발성 키워드를 추가하면 SingletonLazy가 매번 기본 메모리에서 읽을 수 있으며 재정렬을 금지 할 수 있으며 DCL 쓰기 방법을 사용하여 Singleton 모드를 완료 할 수 있습니다. 물론 휘발성은 성능에 어느 정도 영향을 미칩니다. 가장 중요한 것은 JDK1.42 및 이전 버전을 고려해야한다는 것입니다. 따라서 싱글 톤 패턴 쓰기의 개선은 여전히 계속되고 있습니다.

3. 정적 내부 클래스

위의 고려 사항에 따라 정적 내부 클래스를 사용하여 싱글 톤 패턴을 구현할 수 있습니다. 코드는 다음과 같습니다.

 // 정적 내부 클래스를 사용하여 싱글 톤 모드를 구현합니다. 스레드 클래스 SingletonStaticInner {private singletonstaticinner () {} 개인 정적 클래스 싱글 론 니너 {private static singletonstaticinner singletonstaticinner = new SingletonstaticInner (); } public static singletonstaticinner getInstance () {try {thread.sleep (1000); } catch (InterruptedException e) {// todo 자동 생성 캐치 블록 e.printstacktrace (); } return singletoninner.singletonstaticinner; }}

이러한 방식으로 동기화 작업을 명시 적으로 수행하지 않으므로 스레드 안전을 어떻게 보장 하는가? 배고픈 맨 모드와 마찬가지로 JVM이 클래스의 정적 멤버를 한 번만로드 할 수 있도록 JVM 레벨의 인스턴스 객체 만 있도록하는 기능입니다. 문제는이 방법과 배고픈 사람 모델의 차이점은 무엇입니까? 즉시로드하지 않습니까? 실제로 클래스가로드되면 내부 클래스는 동시에로드되지 않습니다. 정적 부재 중 하나 (정적 도메인, 생성자, 정적 메소드 등)가 호출되는 경우에만 클래스가로드됩니다.

이 방법은 싱글 톤 패턴을 구현하기위한 최적의 솔루션이라고 말할 수 있습니다.

4. 정적 코드 블록

다음은 정적 코드 블록 구현 싱글 톤 패턴입니다. 이 방법은 첫 번째 방법과 유사하며 배고픈 사람 모델이기도합니다.

 // 정적 코드 블록을 사용하여 싱글 톤 모드 클래스 싱글 톤 스트라 티카 블록 {private static singletonstaticblock SingletonstaticBlock; static {SingletonstaticBlock = New SingletonStaticBlock (); } public static singletonstaticblock getinstance () {return singletonstaticblock; }}

5. 직렬화 및 사제화

LZ가 직렬화 및 사제화를 권장하는 이유는 무엇입니까? 싱글 톤 모드는 스레드 안전을 보장 할 수 있지만 직렬화 및 사태화의 경우 여러 객체가 생성됩니다. 다음 테스트 클래스를 실행하고

 공개 클래스 SingletonStaticInnerserializetest {public static void main (String [] args) {try {singletonstaticinnerserialize serialize = singletonstaticinnerserialize.getinstance (); System.out.println (serialize.hashcode ()); // serialize fileoutputStream fo = 새 FileOutputStream ( "tem"); ObjectOutputStream OO = 새로운 ObjectOutputStream (FO); oo.writeobject (Serialize); oo.close (); fo.close (); // deserialize fileInputStream fi = new FileInputStream ( "tem"); ObjectInputStream oi = 새로운 ObjectInputStream (fi); Singletonstaticinnerserialize serialize2 = (SingletonstaticInnerserialize) oi.readobject (); oi.close (); fi.close (); System.out.println (serialize2.hashcode ()); } catch (예외 e) {e.printstacktrace (); }}} // 익명의 내부 클래스를 사용하여 싱글 톤 패턴을 구현합니다. 직렬화 및 사막화에 직면 할 때 동일한 인스턴스가 얻어지지 않습니다 .//Solve이 문제는 직렬화 중에 readResolve 방법, 즉 주석의 일부를 제거하는 것입니다. Class SingletonstaticInnerserialize는 시리얼이즈 가능 { / *** 2018 년 3 월 28 일* / Private STATIC Final Long SerialversionUID = 1L; 개인 정적 클래스 내부 클래스 {private static singletonstaticinnerserialize singletonstaticinnerserialize = new singletonstaticinnerserialize (); } public static singletonstaticinnerserialize getinstance () {return innerclass.singletonstaticinnerserialize; } // Protected Object ReadResolve () {// system.out.println ( "readresolve 메소드가 호출되었습니다"); // return Innerclass.singletonstaticinnerserialize; //}}

당신은 볼 수 있습니다 :

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결과는 실제로 싱글 톤 패턴을 위반하는 두 가지 다른 객체 인스턴스임을 보여줍니다. 그렇다면이 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까? 해결책은 사막화에서 readResolve () 메소드를 사용하여 위의 주석 코드를 제거한 다음 다시 실행하는 것입니다.

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readresolve 방법이 호출되었습니다
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문제는 누가 readresolve () 메소드의 신성한 방법은 누구입니까? 실제로, JVM이 메모리에서 새 객체를 제외하고 "조립"할 때, 우리가 지정한 객체를 반환하기 위해이 readResolve 메소드를 자동으로 호출하고 싱글 톤 규칙이 보장됩니다. ReadResolve ()의 출현으로 프로그래머는 스스로 사막화를 통해 얻은 물체를 제어 할 수 있습니다.

위는이 기사의 모든 내용입니다. 모든 사람의 학습에 도움이되기를 바랍니다. 모든 사람이 wulin.com을 더 지원하기를 바랍니다.