Сравнительный анализ подходов к реализации паттерна Singleton
- Авторы: Приставка Г.А.1, Козлов В.В.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Выпуск: Том 1 (2023)
- Страницы: 394-395
- Раздел: Информационные технологии и техническая кибернетика
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/386502
- ID: 386502
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Паттерн Singleton является одним из самых распространенных и часто используемых в программировании. Он позволяет ограничить создание объекта класса одним экземпляром и обеспечить доступ к этому объекту из любой части программы. Однако существует несколько подходов к реализации Singleton, которые могут отличаться друг от друга по производительности, удобству использования, степени безопасности и другим параметрам. Сравнительный анализ этих подходов позволяет определить наиболее эффективный и оптимальный вариант реализации Singleton для конкретной задачи.
Цели - выявление наиболее эффективного и оптимального способа реализации этого паттерна в различных условиях и задачах программирования.
Методы. Для выявления преимуществ и недостатков подходов к реализации использовался метод анализа. Проведены эксперименты с различными вариантами реализации Singleton по различным критериям, таким как производительность, безопасность, удобство использования и др.
Результаты. В результате исследования установлено, что существует несколько основных подходов к реализации паттерна Singleton в Java, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. К таким методам можно отнести следующие.
- Ленивая инициализация (Lazy Initialization)
Этот подход является наиболее распространенным при реализации паттерна Singleton в Java. Он основан на идее отложенной инициализации единственного экземпляра класса до момента его первого использования. Это достигается путем создания статической переменной внутри класса и проверки ее на null перед созданием нового экземпляра класса.
- Инициализация с помощью статического блока (Static Block Initialization)
В этом подходе единственный экземпляр класса инициализируется в статическом блоке класса. Это позволяет избежать потенциальных проблем с многопоточностью, которые могут возникнуть при использовании ленивой инициализации.
- Использование перечисления (Using Enum)
Перечисления в Java гарантируют, что экземпляры перечисления создаются только один раз, что делает их отличным способом реализации паттерна Singleton.
- Использование синхронизации (Using Synchronization)
Этот подход основан на использовании синхронизированного метода getInstance(), который обеспечивает потокобезопасность и гарантирует, что будет создан только один экземпляр класса.
Из результатов проведенного тестирования производительности можно сделать вывод, что самый медленный подход — это использование синхронизации, который затрачивает на создание экземпляра Singleton более 1,5 с, однако он обеспечивает полную потокобезопасность.
Тест также показывает, что использование перечисления является наиболее эффективным в плане производительности подходом к реализации паттерна Singleton в Java. Использование статической переменной и вложенного класса также являются эффективными подходами, но они не так быстры, как использование перечисления.
Вывод. Ленивая инициализация, наиболее простая и понятная реализация, однако может привести к проблемам с многопоточностью. Инициализация с помощью статического блока более надежна, но может снизить производительность. Использование перечисления является одним из самых безопасных и удобных способов реализации, однако может быть неподходящим в некоторых ситуациях. Использование синхронизации может решить проблемы с многопоточностью, но также может снизить производительность. Таким образом, каждый подход имеет свои преимущества и недостатки, и выбор наиболее подходящего варианта зависит от конкретной задачи и ситуации. При выборе реализации Singleton необходимо учитывать все аспекты и выбирать наиболее оптимальный и безопасный вариант.
Ключевые слова
Полный текст
Обоснование. Паттерн Singleton является одним из самых распространенных и часто используемых в программировании. Он позволяет ограничить создание объекта класса одним экземпляром и обеспечить доступ к этому объекту из любой части программы. Однако существует несколько подходов к реализации Singleton, которые могут отличаться друг от друга по производительности, удобству использования, степени безопасности и другим параметрам. Сравнительный анализ этих подходов позволяет определить наиболее эффективный и оптимальный вариант реализации Singleton для конкретной задачи.
Цели - выявление наиболее эффективного и оптимального способа реализации этого паттерна в различных условиях и задачах программирования.
Методы. Для выявления преимуществ и недостатков подходов к реализации использовался метод анализа. Проведены эксперименты с различными вариантами реализации Singleton по различным критериям, таким как производительность, безопасность, удобство использования и др.
Результаты. В результате исследования установлено, что существует несколько основных подходов к реализации паттерна Singleton в Java, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. К таким методам можно отнести следующие.
- Ленивая инициализация (Lazy Initialization)
Этот подход является наиболее распространенным при реализации паттерна Singleton в Java. Он основан на идее отложенной инициализации единственного экземпляра класса до момента его первого использования. Это достигается путем создания статической переменной внутри класса и проверки ее на null перед созданием нового экземпляра класса.
- Инициализация с помощью статического блока (Static Block Initialization)
В этом подходе единственный экземпляр класса инициализируется в статическом блоке класса. Это позволяет избежать потенциальных проблем с многопоточностью, которые могут возникнуть при использовании ленивой инициализации.
- Использование перечисления (Using Enum)
Перечисления в Java гарантируют, что экземпляры перечисления создаются только один раз, что делает их отличным способом реализации паттерна Singleton.
- Использование синхронизации (Using Synchronization)
Этот подход основан на использовании синхронизированного метода getInstance(), который обеспечивает потокобезопасность и гарантирует, что будет создан только один экземпляр класса.
Из результатов проведенного тестирования производительности можно сделать вывод, что самый медленный подход — это использование синхронизации, который затрачивает на создание экземпляра Singleton более 1,5 с, однако он обеспечивает полную потокобезопасность.
Тест также показывает, что использование перечисления является наиболее эффективным в плане производительности подходом к реализации паттерна Singleton в Java. Использование статической переменной и вложенного класса также являются эффективными подходами, но они не так быстры, как использование перечисления.
Вывод. Ленивая инициализация, наиболее простая и понятная реализация, однако может привести к проблемам с многопоточностью. Инициализация с помощью статического блока более надежна, но может снизить производительность. Использование перечисления является одним из самых безопасных и удобных способов реализации, однако может быть неподходящим в некоторых ситуациях. Использование синхронизации может решить проблемы с многопоточностью, но также может снизить производительность. Таким образом, каждый подход имеет свои преимущества и недостатки, и выбор наиболее подходящего варианта зависит от конкретной задачи и ситуации. При выборе реализации Singleton необходимо учитывать все аспекты и выбирать наиболее оптимальный и безопасный вариант.
Об авторах
Глеб Алексеевич Приставка
Самарский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: pristavka.gleb@yandex.ru
Вячеслав Васильевич Козлов
Самарский государственный технический университет
Email: vco2005@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3735-9423
SPIN-код: 3854-1763
ResearcherId: O-4594-2016
Список литературы
- Гэри, Маклин Холл Адаптивный код. Гибкое кодирование с помощью паттернов проектирования и принципов SOLID. Руководство / Гэри Маклин Холл. - М.: Альфа-книга, 2017. - 275 c.
- Мурат, Йенер Java EE. Паттерны проектирования для профессионалов / Йенер Мурат. - М.: Питер, 2016. - 273 c.
- Фримен, Эрик Паттерны проектирования / Эрик Фримен и др. - М.: Питер, 2015. - 656 c.
Дополнительные файлы
