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单例设计模式（3）

news 2025/8/14 5:21:37

单例模式（3）

实现集群环境下的分布式单例类

如何理解单例模式中的唯一性？

单例模式创建的对象是进程唯一的。以springboot应用程序为例，他是一个进程，可能包含多个线程，单例代表在这个进程的某个类是唯一的，在不同的线程中类是相同的。

如何实现线程唯一的单例？

/*** 线程中的单例*/
public class ThreadIdGenrator {private static final Map<Long, ThreadIdGenrator> map = new ConcurrentHashMap<>();private AtomicInteger id = new AtomicInteger(0);public static ThreadIdGenrator getInstance() {long threadId = Thread.currentThread().getId();ThreadIdGenrator threadIdGenrator = map.putIfAbsent(threadId, new ThreadIdGenrator());return threadIdGenrator;}public int nextInt() {return id.incrementAndGet();}
}

如何实现集群环境下的单例？

我们需要把这个单例对象序列化并存储到外部共享存储区（比如文件）。进程在使用这个单例对象的时候，需要先从外部共享存储区中将它读取到内存，并反序列化成对象，然后再使用，使用完成之后还需要再存储回外部共享存储区。
为了保证任何时刻，在进程间都只有一份对象存在，一个进程在获取到对象之后，需要对对象加锁，避免其他进程再将其获取。在进程使用完这个对象之后，还需要显式地将对象从内存中删除，并且释放对对象的加锁。
问题：这里为什么要加锁
- 理由：如果多个进程读取同一份序列化文件，得到的对象的地址是不一样的，这样子就无法保证全局的唯一性；
- 序列化后的对象与原对象只是值相等但是对象的地址是不相等的
- 为了保证全局的唯一性，必须保证在集群下，在使用单例对象时，需要加锁，当多线程使用时，只有一个线程可以使用成功，其他线程必须阻塞

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;public class IdGenerator {private AtomicLong id = new AtomicLong(0);private static IdGenerator instance;private static SharedObjectStorage storage = FileSharedObjectStorage(/* 入参省略 */);private static DistributedLock lock = new DistributedLock();private IdGenerator() {}public static IdGenerator getInstance() {if (instance == null) {lock.lock();instance = storage.load(IdGenerator.class);lock.unlock(); // 放置于try-finally块内确保解锁}return instance;}public void freeInstance() {lock.lock();try {storage.save(this, IdGenerator.class);instance = null; // 释放对象} finally {lock.unlock();}}public long getId() {return id.incrementAndGet();}
}

如何实现一个多例模式？

多例的理解
- “多例”指的就是，一个类可以创建多个对象，但是个数是有限制的
- 同一类型的只能创建一个对象，不同类型的可以创建多个对象
  - 类型：同一个 name 获取到的对象实例是相同的
  - 以ID生成器为例：我希望在用户注册时使用的是一个ID生成器；在增加商品时，使用的是另一个ID生成器，即根据场景划分使用不同的ID生成器

public class DuoLiIdGenertor {private static final Map<String, DuoLiIdGenertor> map = new ConcurrentHashMap<>();private AtomicInteger id = new AtomicInteger(0);public static DuoLiIdGenertor getInstance(String name) {map.putIfAbsent(name, new DuoLiIdGenertor());return map.get(name);}public int nextInt() {return id.incrementAndGet();}}public static void main(String[] args) {DuoLiIdGenertor user = getInstance("user");DuoLiIdGenertor goods = getInstance("goods");DuoLiIdGenertor user1 = getInstance("user");System.out.println(user.hashCode());System.out.println(goods.hashCode());System.out.println(user1.hashCode());}