单例模式

2017-02-28  本文已影响0人  YangGui

七种单例模式简介

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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