单例模式
单例模式,是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中,应用该模式的一个类只有一个实例。即一个类只有一个对象实例。
Java中单例模式定义:“一个类有且仅有一个实例,并且自行实例化向整个系统提供。”
//懒汉式单例模式,在第一次调用的时候实例化自己
//没有考虑线程安全问题,是线程不安全的
public class Singleton {
private Singleton(){}
private static Singleton single=null;
//静态工厂方法
public static Singleton getInstance() {
if(single==null) {
single=new Singleton();
}
return single;
}
Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全。
1.在getInstance方法上加同步
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(single==null) {
single=new Singleton();
}
return single;
}
2.双重检查锁定
public static Singleton getInstance() {
if(single==null) {
synchronized (Singleton.class){
if(single==null) {
single=new Singleton();
}
}
}
return single;
}
3.静态内部类
public class Singleton {
private static class LazyHolder{
private static final Singleton Instance= new Singleton();
}
private Singleton () {}
public static final Singleton getInstance() {
return LazyHolder.Instance;
}
}
//这种比上面1、2都好一些,既实现了线程安全,又避免了同步带来的性能影响。
//饿汉式单例模式,在类初始化时,已经自动实例化,
//以后不再改变,所以天生线程安全
public class Singleton1{
private Singleton1() {}
private static final Singleton1 single=new Singleton1();
//静态工厂方法
public static Singleton1 getInstance() {
return single;
}
}
饿汉式和懒汉式区别:
饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例已经存在。
懒汉是只有getInsatance的时候才会初始化这个单例。
另外从以下两点再区分以下这两种方式:
1、线程安全:
饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,
懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2、3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。
2、资源加载和性能:
饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成,
而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。
至于1、2、3这三种实现又有些区别,
第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的,
第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗
第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种。
什么是线程安全?
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作,或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题,那就是线程安全的。