单例模式解析
2019-01-10 本文已影响0人
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单例模式的设计要点
- 保证只有一个实例
私有构造方法，确保其他处的代码无法通过调用该类的构造方法来实例化 - 保证只有一个该实例的访问点
静态方法作为该实例的访问点
懒汉和饿汉的概念
饿汉：申明实例引用的时即实例化
懒汉：在第一次被调用之前不实例化，即懒加载。对于创建实例代价大，且不确会是否会被使用的，可以使用懒加载模式减少开销
单例模式的实现方式
1.【线程不安全】【懒汉模式】
public class Singleton1 {
private static Singleton1 INSTANCE;
private Singleton1(){}
public static Singleton1 getInstance(){
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton1();
}
return INSTANCE;
}
}
2. 【线程安全】【懒汉模式】
public class Singleton2 {
private static Singleton2 INSTANCE;
private Singleton2(){}
public static synchronized Singleton2 getInstance(){
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton2();
}
return INSTANCE;
}
}
3. 【本质上线程不安全】【懒汉模式】
public class Singleton3 {
private static Singleton3 INSTANCE;
private Singleton3(){}
public static Singleton3 getInstance(){
if (INSTANCE == null) {
synchronized (Singleton3.class) {
INSTANCE = new Singleton3();
}
}
return INSTANCE;
}
}
4. 【双重校验】【懒汉模式】【线程安全】
public class Singleton4 {
private static volatile Singleton4 INSTANCE;
private Singleton4(){}
public static Singleton4 getInstance(){
if (INSTANCE == null) {
synchronized (Singleton4.class) {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton4();
}
}
}
return INSTANCE;
}
}
5. 【静态代码块】【饿汉模式】【线程安全】
public class Singleton5 {
private stati Singleton5 INSTANCE;
private Singleton5(){}
static {
INSTANCE = new Singleton5();
}
public static Singleton5 getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
6. 【内部类】【饿汉模式】【线程安全】
public class Singleton6 {
private static Singleton6 INSTANCE;
private Singleton6() { }
private static class InnerClass {
private static final Singleton6 singleton6 = new Singleton6();
}
public static Singleton6 getInstance() {
return InnerClass.singleton6;
}
}
7. 【静态成员】【饿汉模式】【线程安全】
public class Singleton7 {
private static final Singleton7 INSTANCE = new Singleton7();
private Singleton7() {}
public static Singleton7 getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
8. 【枚举】【饿汉模式】【线程安全】
public enum Singleton8 {
INSTANCE;
private Singleton8() {}
public void doSomeThing() {}
}
| 方法序号 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 1 | 实现了懒汉的功能 | 线程不安全，多线程环境下可能有多个实例 |
| 2 | 实现了懒汉的功能，线程安全 | 正常情况下使用能保证线程安全，每次都需要获取锁，资源消耗大，效率低 |
| 3 | 不需要每次调用都获取锁，提高了效率 | 本质上是线程不安全的，具体原因见图1 |
| 4 | 使用了双重检查，避免了线程不安全，同时也避免了不必要的锁开销 | |
| 5 | 线程安全 | |
| 6 | 实现简单，无线程同步问题 | |
| 7 | 线程安全 | |
| 8 | 枚举，线程安全 |
图1 第三种实现方法不安全的原因
双重校验的单例实现方式申明的时候用volatile修饰，这是因为一个成员变量从申明到实例化的过程不是原子操作，其具体可分为：
- 分配内存空间
- 初始化对象
- 将内存空间的地址赋值给对应的引用
但是由于操作系统可以对指令进行重排序，所以上面的过程也可能会变成如下过程：
- 分配内存空间
- 将内存空间的地址赋值给对应的引用
- 初始化对象
如果是这个流程，多线程环境下就可能将一个未初始化的对象引用暴露出来，从而导致不可预料的结果。因此，为了防止这个过程的重排序，我们需要将变量设置为volatile类型的变量。
