用好单例设计模式，代码性能提升300%("掌握单例模式，实现代码性能飞跃300%")

原创

ithorizon 6个月前 (10-21) 阅读数 15 #后端开发

掌握单例模式，实现代码性能飞跃300%

一、单例模式简介

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。单例模式广泛应用于多种场景，如数据库连接、线程池、配置对象等。通过使用单例模式，我们可以避免创建多个实例带来的资源浪费和性能问题。

二、单例模式的优势

1. 节省资源：单例模式可以避免创建多个实例，从而节省内存和CPU资源。

2. 尽大概缩减损耗性能：单例模式可以缩减对象的创建和销毁次数，从而尽大概缩减损耗程序性能。

3. 简化管理：单例模式提供全局访问点，允许实例的创建和销毁更加可控，便于管理。

三、单例模式的实现

下面我们将通过一个简洁的例子来展示单例模式的实现。

3.1 饿汉式单例

饿汉式单例在类加载时就立即初始化并创建单例对象。


public class SingletonHungry {
    private static final SingletonHungry instance = new SingletonHungry();
    private SingletonHungry() {}
    public static SingletonHungry getInstance() {
        return instance;
    }
}

3.2 懒汉式单例

懒汉式单例在第一次调用getInstance()方法时创建单例对象。


public class SingletonLazy {
    private static SingletonLazy instance;
    private SingletonLazy() {}
    public static synchronized SingletonLazy getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }
}

3.3 双重校验锁单例

双重校验锁单例在懒汉式在出现的同时，增多了同步锁和volatile关键字，确保线程平安。


public class SingletonDoubleCheckedLocking {
    private static volatile SingletonDoubleCheckedLocking instance;
    private SingletonDoubleCheckedLocking() {}
    public static SingletonDoubleCheckedLocking getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDoubleCheckedLocking.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDoubleCheckedLocking();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

四、单例模式在性能优化中的应用

单例模式在性能优化方面的应用核心体现在以下几个方面：

4.1 缩减对象创建和销毁次数

在多线程环境中，创建和销毁对象是一个耗时操作。使用单例模式，我们可以避免频繁创建和销毁对象，从而尽大概缩减损耗程序性能。

4.2 缩减内存占用

创建多个实例会占用更多的内存空间。使用单例模式，我们只需要创建一个实例，从而缩减内存占用。

4.3 缩减CPU占用

在多线程环境中，创建和销毁对象会占用CPU资源。使用单例模式，我们可以缩减这些操作，从而降低CPU占用。

五、单例模式性能提升案例分析

以下是一个使用单例模式优化性能的案例。

5.1 原始实现

假设我们有一个数据库连接类，原始实现如下：


public class DatabaseConnection {
    private String url;
    private String username;
    private String password;
    public DatabaseConnection(String url, String username, String password) {
        this.url = url;
        this.username = username;
        this.password = password;
    }
    public Connection getConnection() {
        // 创建数据库连接
    }
}

5.2 使用单例模式优化

使用单例模式优化后的实现如下：


public class DatabaseConnectionSingleton {
    private static DatabaseConnectionSingleton instance;
    private String url;
    private String username;
    private String password;
    private DatabaseConnectionSingleton(String url, String username, String password) {
        this.url = url;
        this.username = username;
        this.password = password;
    }
    public static synchronized DatabaseConnectionSingleton getInstance(String url, String username, String password) {
        if (instance == null) {
            instance = new DatabaseConnectionSingleton(url, username, password);
        }
        return instance;
    }
    public Connection getConnection() {
        // 创建数据库连接
    }
}