创建型模式之单例模式SINGLETON-程序员宅基地

技术标签: java  多线程  design pattern  

一、简析

这里写图片描述
单例模式原则就是该类自己创建自己的对象,且只能有一个对象被创建。一般情况对于打印机,数据库连接等减少内存开销,避免多线程同时访问问题会使用该模式。
根据原则:
只能有一个实例:必须私有构造函数不给其他函数创建机会,且每次调用需要判断是否已经存在实例,为了让该实例始终存在需static;
必须自己创建实例:由于构造函数私有,只能在类自身内部实例化对象,所以只能通过静态方法调用实例化函数。

二、懒汉式

根据前面分析,我们可以初步写出以下代码:
懒汉式,线程不安全

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  

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

虽然基本完成了单例模式。但是该方法会出现多线程问题,当两个线程同时访问getInstance且instance未实例化时,就会有两个对象,违背单例原则。为解决这个问题我们可以对getInstance加以Synchronized 修饰符(Synchronized 关键字声明的方法同一时间只能被一个线程访问。),这样多线程访问getInstance时只能一个一个排队来。避免线程冲突。代码如下:
懒汉式,线程安全

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

但是上述方法对getInstance加锁,影响了效率。那么我们可以想是不是可以在判断instance==null时才加锁,而instance已经初始化后直接返回呢?可以,只需调整代码:
懒汉式,双检锁/双重校验锁

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
} 

这里有个关于使用volatile(Volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时,都强制从共享内存中重新读取该成员变量的值。而且,当成员变量发生变化时,会强制线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻,两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。)原因

三、饿汉式

和懒汉式不同,懒汉式是在需要调用时才会初始化,且懒汉式需要加锁影响效率;而饿汉式在类装载时就被实例化了,避免的多线程初始化出现的冲突问题。

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

四、登记式/静态内部类

懒汉式加锁影响效率,饿汉式类装载时实例化,如果对象消耗内存较大的,消耗资源。静态内部类同时解决了两个问题。能达到双检锁方式一样的功效,但只适合静态域情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
    return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
} 

该方式利用 classloder 机制保证初始化 instance 时只有一个线程,在静态类被调用时才会实例化。饿汉式在SIngleton被装载时完成实例化,而内部静态类方式在SIngleton被装载时instance不一定被初始化,在调用getInstance时才调用了内部静态类。

五、枚举JDK>1.5

避免多线程同步问题,还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}  
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