单例模式就是将构造方法私有化,然后提供一个获取类实例的方法供外界调用,该方法保证该类任何时候都只有一个实例化的对象。为了保证类只有一个实例化对象,我们只要在类的内部持有一个自己的静态实例,然后将此实例返回。
按照此种需求,我们就很容易写出一下代码:
懒汉方式,有线程不安全的问题
1 public class Singleton {
2 private static Singleton instance; //自己持有的静态实例
3 private Singleton (){} //私有化构造方法,防止外界调用
4 public static Singleton getInstance() { //提供单例的对外方法
5 if (instance == null) {
6 instance = new Singleton();
7 }
8 return instance;
9 }
10 }
这就是懒汉方法的最直接实现,但是,代码在执行的时候并非连续的,如果存在多线程时,此种方法就会有概率的出现问题。比如线程A在执行完第5行代码后,线程B开始执行并产生一个实例,此后线程A继续执行,则又会产生新的实例。
为了解决这个问题,我们很容易想到用synchronized将可能产生线程不安全的部分进行同步锁定,代码如下:
懒汉方式,线程安全
1 public class Singleton {
2 private static Singleton instance;
3 private Singleton (){}
4 public static synchronized Singleton getInstance() { //同步锁
5 if (instance == null) {
6 instance = new Singleton();
7 }
8 return instance;
9 }
10 }
上面的方式是很粗暴的,因为我们一旦调用的getInstance方式,都会进入线程同步锁定的状态,其实在我们的单一实例初始化后就没有线程安全的问题了。
改进后的方式如下:带双重校验的懒汉方式
1 public class Singleton {
2 private volatile static Singleton singleton;
3 private Singleton (){}
4 public static Singleton getSingleton() {
5 if (singleton == null) {
6 synchronized (Singleton.class) {
7 if (singleton == null) {
8 singleton = new Singleton();
9 }
10 }
11 }
12 return singleton;
13 }
14 }
此种方法看似很好,但是,存在多线程不安全的情况很少,笼统的synchronized 会是一种效率很低的方法。有没有其他的方式避免线程不安全呢。
Java的类加载器classloder,在加载class时自身就有保证线程安全的机制。我们可以将生成实例的代码部分放在类加载的时候实现,借用classloder的机制,保证线程安全。
饿汉方式,在类加载时就生成所需的唯一实例
1 public class Singleton {
2 private static Singleton instance = new Singleton(); //静态实例在类加载时就生成
3 private Singleton (){}
4 public static Singleton getInstance() {
5 return instance;
6 }
7 }
饿汉模式还有个变种,就是将实例化的代码放在静态代码块中,静态代码块也会在类加载时就执行一次。
public class Singleton {
2 private Singleton instance = null;
3 static { //静态代码块
4 instance = new Singleton();
5 }
6 private Singleton (){}
7 public static Singleton getInstance() {
8 return this.instance;
9 }
10 }
这种饿汉模式比懒汉模式要效率高,但是这种方式只要式类被加载了就会实例化对象,消耗资源,不管你是不是真的需要会调用getInstance()。如果我们想要在需要时(调用getInstance)再加载类,这样就能既可以借用classLoader保证线程安全,又可以提高效率。如是,我们可以用一个内部类持有我们的单一实例,在需要时才会加载这个内部类。
静态内部类方式:
1 public class Singleton {
2 private static class SingletonHolder {
3 private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
4 }
5 private Singleton (){}
6 public static final Singleton getInstance() {
7 return SingletonHolder.INSTANCE;
8 }
9 }
java1.5后引入了枚举,利用枚举也能实现单例模式.Effective Java中提倡使用这种方式
1 public enum Singleton {
2 INSTANCE;
3 public void whateverMethod() {
4 }
5 }
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