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单例模式介绍

单例模式介绍

作者: Zach_6910 | 来源:发表于2021-04-05 10:33 被阅读0次

/**

* 单例对象(Singleton)是一种常用的设计模式。在Java应用中,单例对象能保证在一个JVM中,

* 该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处:

1、某些类创建比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的系统开销。

2、省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力。

3、有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统完全乱了。

(比如一个军队出现了多个司令员同时指挥,肯定会乱成一团),所以只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

* @author liuzk

*

*/

public class TestChinese {

public static void main(String[] args) {

Chinese obj1 = Chinese.getInstance();

Chinese obj2 = Chinese.getInstance();

System.out.println(obj1==obj2);

//输出 true

// 饿汉单例模式

//

  }

}

class Chinese{

// 饿汉单例模式

//就是单例初始化完成,保证getInstance 的时候,单例已经存在

//线程安全的,只有在类加载的时候进行初始化,以后不会在初始化了

//但它有一个缺点,就是不管你要不要都会直接创建一个对象,

//会消耗一定的性能(当然很小很小,几乎可以忽略不计,所以这种模式在很多场合十分常用而且十分简单)

  private static Chineseobjref =new Chinese();

private Chinese() {

}

public static Chinese getInstance() {

return objref;

}

}

class Chinese1{

// 懒汉式单例(线程不安全)

//懒汉式单例,只有在调用getInstance时才会实例化一个单例对象

  private static Chinese1objref1 =null;

/* 私有构造方法,防止被实例化 */

  private Chinese1() {

}

public static Chinese1 getInstance() {

//不是线程安全的。假设当前有N个线程同时调用getInstance()方法,由于当前还没有对象生成,所以一部分同时都进入step 2,

      if(objref1==null){//step 1.

          objref1 =new Chinese1();//step 2

      }

return objref1;

}

}

class Chinese2{

// 懒汉式单例(线程安全)

//懒汉式单例,只有在调用getInstance时才会实例化一个单例对象

  private static Chinese2objref2 =null;

/* 私有构造方法,防止被实例化 */

  private Chinese2() {

}

//像上面Chinese1 毫无线程安全保护的类,如果我们把它放入多线程的环境下,肯定就会出现问题了,如何解决?

//我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键

  public static synchronized Chinese2 getInstance() {

if(objref2==null){//step 1.

          objref2 =new Chinese2();//step 2

      }

return objref2;

}

//但是,synchronized关键字锁住的是这个对象,这样的用法,在性能上会有所下降,因为每次调用getInstance(),

//都要对对象上锁,事实上,只有在第一次创建对象的时候需要加锁,之后就不需要了,所以,这个地方需要改进

  public static  Chinese2 getInstance1() {

if (objref2 ==null) {

synchronized (objref2) {

if (objref2 ==null) {

objref2 =new Chinese2();

}

}

}

/*

似乎解决了之前提到的问题,将synchronized关键字加在了内部,也就是说当调用的时候是不需要加锁的,只有在instance为null,

并创建对象的时候才需要加锁,性能有一定的提升。但是,这样的情况,还是有可能有问题的,看下面的情况:

在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,也就是说objref2 = new Chinese2();语句是分两步执行的。

但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序,也就是说有可能JVM会为新的Chinese2实例分配空间,然后直接赋值给objref2成员,

然后再去初始化这个Chinese2实例。这样就可能出错了,我们以A、B两个线程为例:

a>A、B线程同时进入了第一个if判断

b>A首先进入synchronized块,由于objref2为null,所以它执行 objref2 = new Chinese2();

c>由于JVM内部的优化机制,JVM先画出了一些分配给Chinese2实例的空白内存,并赋值给instance成员(注意此时JVM没有开始初始化这个实例),然后A离开了synchronized块。

d>B进入synchronized块,由于objref2此时不是null,因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

e>此时B线程打算使用Chinese2实例,却发现它没有被初始化,于是错误发生了。

所以程序还是有可能发生错误,其实程序在运行过程是很复杂的,从这点我们就可以看出,尤其是在写多线程环境下的程序更有难度,有挑战性。

我们对该程序做进一步优化

*/    return objref2;

}

//

//实际情况是,单例模式使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的。

//这样当我们第一次调用getInstance的时候,JVM能够帮我们保证instance只被创建一次,并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕,

//这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结一个完美的单例模式:

/* 此处使用一个内部类来维护单例 */

    private static class SingletonFactory {

private static Chinese2objref2 =new Chinese2();

}

/* 获取实例 */

    public static Chinese2 getInstance3() {

return SingletonFactory.objref2;

}

}

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