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设计模式之 --- 单例模式(Single)

设计模式之 --- 单例模式(Single)

作者: _micang | 来源:发表于2019-10-24 13:59 被阅读0次

1. 饿汉模式

在类的内部构造这个类(通过构造函数,或者在定义处直接创建),并对外提供一个static getInstance方法提供获取该单例对象的途径。

public class Singleton {

        private static Singleton instance = new Singleton();

        private Singleton() {

        }

        public static Singletonget Instance() {

                return instance;

        }

}

缺点:第一次加载类的时候会连带着创建Singleton实例。如果这个Singleton实例的创建非常消耗系统资源,而应用始终都没有使用Singleton实例,会消耗浪费系统资源。

2. 懒汉模式: 在使用的时候才去创建

public class Singleton {

        private static Singleton instance = null;

        private Singleton() {}

        public static Singleton getInstance() {

                if (instance == null) {

                        instance = new Singleton();

                }

                return instance;

        }

}

缺点: 多线程环境下会有问题。

3. 使用Class锁机制 给getInstance方法加上一个synchronize前缀,这样每次只允许一个现成调用getInstance方法:

public static synchronized Singleton getInstance() {

        if (instance ==null) {

                instance = newSingleton();

        }

        return instance;

}

缺点:影响性能,每次调用getInstance方法的时候都必须获得Singleton的锁,而实际上,当单例实例被创建以后,其后的请求没有必要再使用互斥机制了

4. 双重检查锁

public static Singleton getInstance() {

        if (instance == null) {

                synchronized(instance) {

                        if (instance == null) { 

                                instance = new Singleton();

                        }

                        return instance;

                }

        }

}

缺点:从JVM的角度讲,这些代码仍然可能发生错误, 可能因为指令重排序导致问题。

解释:对于JVM而言,它执行的是一个个Java指令。在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,

也就是说instance = new Singleton();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Singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance成员,然后再去初始化这个Singleton实例。这样就使出错成为了可能,我们仍然以A、B两个线程为例:

        1). A、B线程同时进入了第一个if判断

        2). A首先进入synchronized块,由于instance为null,所以它执行instance = new Singleton();

        3). 由于JVM内部的优化机制,JVM先画出了一些分配给Singleton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。

        4). B进入synchronized块,由于instance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。

        5). 此时B线程打算使用Singleton实例,却发现它没有被初始化,于是错误发生了。

        为了实现慢加载,并且不希望每次调用getInstance时都必须互斥执行,最好并且最方便的解决办法如下:(通过内部类实现多线程环境中的单例模式)

5. 通过关键字volatile,防止指令重排序,将实例变量声明为volatile:

private static volatile Singleton instance;

public static Singleton getInstance(){

        if (instance == null) {

                synchronized(instance) {

                        if (instance == null) {

                                instance = new Singleton();

                        }

                }

        }

        return instance;

}

6. 利用jvm内部类加载机制

public class Singleton {

        private Singleton() {}

        private static class SingletonContainer {

                private static Singleton instance = new Singleton();

        }

        public static Singleton getInstance() {

                return SingletonContainer.instance;

        }

}

        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。

        此外该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了低效问题(PS:1)。最后instance是在第一次加载SingletonContainer类时被创建的,而SingletonContainer类则在调用getInstance方法的时候才会被加载,因此也实现了惰性加载。

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