Java Singleton Sınıfı

MERHABA! Bugün, Java Singleton modelinden başlayarak çeşitli tasarım modellerinin ayrıntılarına dalacağız. Bir gözden geçirelim: genel olarak tasarım kalıpları hakkında ne biliyoruz? Tasarım kalıpları, bilinen bir dizi sorunu çözmek için uygulayabileceğimiz en iyi uygulamalardır. Tasarım kalıpları genellikle herhangi bir programlama diline bağlı değildir. Bunları, hatalardan kaçınmanıza ve tekerleği yeniden icat etmekten kaçınmanıza yardımcı olacak bir dizi öneri olarak düşünün.

Java'da bir singleton nedir?

Singleton, sınıf düzeyindeki en basit tasarım modellerinden biridir. Bazen insanlar "bu sınıf tekildir" der, bu da sınıfın tekil tasarım modelini uyguladığı anlamına gelir. Bazen örneklemeyi tek bir nesneyle sınırladığımız bir sınıf yazmak gerekir. Singleton tasarım deseni, bunu nasıl başarabileceğimizi açıklar. Singleton, iki şey yapan bir tasarım desenidir:

1. Sınıfın yalnızca bir örneğinin olacağını garanti eder.

2. Bu örneğe tek bir küresel erişim noktası sağlar.

Bu nedenle, tekil modelin hemen hemen her uygulamasının özelliği olan iki özellik vardır:

1. Özel bir inşaatçı. Bu, sınıfın nesnelerini sınıfın dışında yaratma yeteneğini sınırlar.

2. Sınıfın örneğini döndüren genel bir statik yöntem. Bu yönteme getInstance denir . Bu, sınıf örneğine küresel erişim noktasıdır.

Uygulama seçenekleri

Singleton tasarım deseni çeşitli şekillerde uygulanır. Her seçenek kendi yolunda iyi ve kötüdür. Her zaman olduğu gibi, burada mükemmel bir seçenek yok ama bir tane için çabalamalıyız. Her şeyden önce, iyi ve kötüyü neyin oluşturduğuna ve tasarım modelinin çeşitli uygulamalarını nasıl değerlendirdiğimizi hangi ölçütlerin etkilediğine karar verelim. İyi ile başlayalım. Bir uygulamayı daha sulu ve çekici kılan faktörler şunlardır:

• Tembel başlatma: ihtiyaç duyulana kadar örnek oluşturulmaz.

• Basit ve şeffaf kod: Bu ölçüm elbette özneldir, ancak önemlidir.

• İş parçacığı güvenliği: çok iş parçacıklı bir ortamda doğru çalışma.

• Çok iş parçacıklı bir ortamda yüksek performans: bir kaynağı paylaşırken çok az iş parçacığı engelleme veya hiç engelleme yok.

Şimdi eksileri. Bir uygulamaya kötü ışık tutan faktörleri listeleyeceğiz:

• Tembel başlatma yok: sınıf yüklendiğinde, gerekip gerekmediğine bakılmaksızın uygulama başladığında (paradoksal olarak, BT dünyasında tembel olmak daha iyidir)

• Karmaşık ve okunması zor kod. Bu ölçüm aynı zamanda sübjektiftir. Gözleriniz kanamaya başlarsa, uygulamanın en iyi olmadığını varsayarız.

• İplik güvenliği eksikliği. Başka bir deyişle, "iplik tehlikesi". Çok iş parçacıklı bir ortamda yanlış işlem.

• Çok iş parçacıklı bir ortamda düşük performans: iş parçacıkları, bir kaynağı paylaşırken her zaman veya sıklıkla birbirini engeller.

kod

Artık çeşitli uygulama seçeneklerini değerlendirmeye ve artıları ve eksileri belirtmeye hazırız:

Basit

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

En basit uygulama. Artıları:

• Basit ve şeffaf kod

• İplik güvenliği

• Çok iş parçacıklı bir ortamda yüksek performans

Eksileri:

• Tembel başlatma yok.

Önceki eksikliği gidermek amacıyla, iki numaralı uygulamayı alıyoruz:

Tembel başlatma

public class Singleton {
  private static final Singleton INSTANCE;

  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() {
    if (INSTANCE == null) {
      INSTANCE = new Singleton();
    }
    return INSTANCE;
  }
}

Artıları:

• Tembel başlatma.

Eksileri:

• İş parçacığı güvenli değil

Bu uygulama ilgi çekicidir. Tembel bir şekilde başlatabiliriz, ancak iş parçacığı güvenliğini kaybettik. Endişelenmeyin - üç numaralı uygulamada her şeyi senkronize ediyoruz.

senkronize erişim

public class Singleton {
  private static final Singleton INSTANCE;

  private Singleton() {
  }

  public static synchronized Singleton getInstance() {
    if (INSTANCE == null) {
      INSTANCE = new Singleton();
    }
    return INSTANCE;
  }
}

Artıları:

• Tembel başlatma.

• İplik güvenliği

Eksileri:

• Kötü çok iş parçacıklı performans

Harika! Üç numaralı uygulamada, iş parçacığı güvenliğini geri getiriyoruz! Tabii ki yavaş... Artık getInstance yöntemi senkronize edildi, böylece aynı anda yalnızca bir iş parçacığı tarafından yürütülebilir. Metodun tamamını senkronize etmek yerine, aslında sadece yeni örneği başlatan kısmını senkronize etmemiz gerekiyor. Ancak , yeni örneği oluşturmaktan sorumlu kısmı sarmak için eşitlenmiş bir blok kullanamayız . Bunu yapmak iplik güvenliğini sağlamaz. Her şey biraz daha karmaşık. Uygun senkronizasyon aşağıda görülebilir:

İki kez kontrol edilen kilitleme

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE;

  private Singleton() {
  }

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

Artıları:

• Tembel başlatma.

• İplik güvenliği

• Çok iş parçacıklı bir ortamda yüksek performans

Eksileri:

• 1.5'in altındaki önceki Java sürümlerinde desteklenmez (volatile anahtar sözcüğünün kullanımı 1.5 sürümünden beri sabittir)

Bu uygulama seçeneğinin doğru çalışması için iki koşuldan birinin karşılanması gerektiğini unutmayın. INSTANCE değişkeni final veya volatile olmalıdır . Bugün tartışacağımız son uygulama, sınıf sahibi singleton'dur .

sınıf sahibi

public class Singleton {

   private Singleton() {
   }

   private static class SingletonHolder {
       public static final Singleton HOLDER_INSTANCE = new Singleton();
   }

   public static Singleton getInstance() {
       return SingletonHolder.HOLDER_INSTANCE;
   }
}

Artıları:

• Tembel başlatma.

• İplik güvenliği.

• Çok iş parçacıklı bir ortamda yüksek performans.

Eksileri:

• Doğru işlem, tekil nesnenin hatasız olarak başlatıldığının garantisini gerektirir . Aksi takdirde, getInstance yöntemine yapılan ilk çağrı bir ExceptionInInitializerError ile sonuçlanacak ve sonraki tüm çağrılar bir NoClassDefFoundError üretecektir .

Bu uygulama neredeyse mükemmel. Tembel, iş parçacığı güvenli ve hızlı. Ancak eksiler listesinde açıklandığı gibi bir nüansı var. Singleton modelinin çeşitli uygulamalarının karşılaştırılması:

Singleton modelinin artıları ve eksileri

Genel olarak, bir singleton tam olarak kendisinden bekleneni yapar:

1. Sınıfın yalnızca bir örneğinin olacağını garanti eder.

2. Bu örneğe tek bir küresel erişim noktası sağlar.

Bununla birlikte, bu modelin eksiklikleri vardır:

1. Bir singleton, tek sorumluluk ilkesini ihlal eder: doğrudan görevlerine ek olarak, singleton sınıfı ayrıca örnek sayısını da kontrol eder.

2. Sıradan bir sınıfın bir singleton'a bağımlılığı, sınıfın kamu sözleşmesinde görünmez.

3. Küresel değişkenler kötü. Nihayetinde, bir singleton, ağır bir küresel değişkene dönüşür.

4. Bir singleton'ın varlığı, uygulamanın bir bütün olarak ve özellikle singleton kullanan sınıfların test edilebilirliğini azaltır.

Ve bu kadar! :) Sizlerle Java Singleton Class'ı keşfettik. Şimdi, hayatınızın geri kalanında, programcı arkadaşlarınızla sohbet ederken, sadece kalıbın ne kadar iyi olduğunu değil, onu neyin kötü yaptığı hakkında da birkaç söz söyleyebilirsiniz. Bu yeni bilgide ustalaşmada iyi şanslar.

Ek okuma:

• Java'da Desenler ve Singleton
• Talep üzerine başlatma tutucu deyimi
• Singleton Tasarım Modelini Uygulamanın ve Kullanmanın Etkili Yolları