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Java设计模式透析之 —— 单例(Singleton)

时间:14-02-26 栏目:JAVA语言-JVM虚拟机 作者:魔豆先生 评论:0 点击: 3,117 次

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:

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:

  1. new LogUtil().debug("Hello World");

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) {
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:

  1. 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() {
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:

  1. public static LogUtil getInstance() {
  2.     synchronized (LogUtil.class) {
  3.         if (sLogUtil == null) {
  4.             sLogUtil = new LogUtil();
  5.         }
  6.         return sLogUtil;
  7.     }
  8. }

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:

  1. public static LogUtil getInstance() {
  2.     if (sLogUtil == null) {
  3.         synchronized (LogUtil.class) {
  4.             if (sLogUtil == null) {
  5.                 sLogUtil = new LogUtil();
  6.             }
  7.         }
  8.     }
  9.     return sLogUtil;
  10. }

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。

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