31 设计模式01-单例模式

2020-08-11 本文已影响0人张力的程序园

单例模式，顾名思义，就是无论采用何种方式去创建，都要确保只能创建出一个对象出来。

1 饿汉模式：类被加载的时候就去创建对象，典型的以空间换时间，故不存在线程安全问题；但创建出来的对象有可能不被用到，就失去了延迟创建的好处。

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

2 饱汉模式：用对象的时候再去创建，具备了延迟创建的好处，但在用户第一次使用这个对象的时候要忍受创建对象的时间，省了空间，费了时间；且解决了一定的线程安全的问题。

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

给getInstance方法加synchronized的原因在于保证任何一个瞬间只能有一个线程进来创建对象，但这样的加锁方式太重。

3 double check：双重检查，轻量级加锁方式

public class Student {
    private static Student instance = null;
    private Student(){}
    public static Student getInstance() {
        if(instance==null)//避免每次进来都先加锁
        {
            synchronized (instance)
            {
                if(instance == null)//确保没有对象才去执行创建对象语句
                {
                    instance = new Student();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

4 双重加锁方式也只是解决了大部分的线程安全问题，但因为以下的原因：
(1) 编译器优化了程序指令, 以加快cpu处理速度.
(2) 多核cpu动态调整指令顺序, 以加快并行运算能力.
可能出现以下的问题:
(1)线程A, 发现对象未实例化, 准备开始实例化
(2)由于编译器优化了程序指令, 允许对象在构造函数未调用完前, 将共享变量的引用指向部分构造的对象, 虽然对象未完全实例化, 但已经不为null了.
(3)线程B, 发现部分构造的对象已不是null, 则直接返回了该对象.
解决这个问题，需要指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。volatile关键字就能做到这件事情。所以，代码优化为如下：

public class Student {
    private volatile static Student instance = null;
    private Student(){}
    public static Student getInstance() {
        if(instance==null)//避免每次进来都先加锁
        {
            synchronized (instance)
            {
                if(instance == null)//确保没有对象才去执行创建对象语句
                {
                    instance = new Student();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

5 使用静态内部类

public class Student{
    private Student(){}

    private static class SingleTonHolder{
        private static Student instance = new Student();
    }

    public static Student getInstance(){
        return SingleTonHolder.instance;
    }
}

外部类加载时并不需要立即加载内部类，内部类不被加载则不去初始化instance，故而不占内存，而当Student第一次被加载时，并不需要去加载SingleTonHolder，只有当getInstance()方法第一次被调用时，才会去初始化instance,第一次调用getInstance()方法会导致虚拟机加载SingleTonHolder类，这种方法不仅能确保线程安全，也能保证单例的唯一性，同时也延迟了单例的实例化，但静态内部类单例没发传递参数。

6 使用枚举完成单例

public class TestEnum{
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = StudentEnum.SINGLETON.getInstance();
        Student student2 = StudentEnum.SINGLETON.getInstance();
        System.out.println(student1 == student2);
    }
}

enum  StudentEnum {
    SINGLETON;
    private Student student = null;
    private StudentEnum(){
        student = new Student();
    }
    public Student getInstance(){
        return student;
    }
}
class Student{
}

以上就是实现单例的多种方式。

31 设计模式01-单例模式

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