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设计模式——单例模式的几种实现方式

2016-09-01 00:03 671 查看
1.饿汉式:静态常量

这种方法非常的简单,因为单例的实例被声明成static和final变量了,在第一次加载类到内存中时就会初始化,所以会创建实例本身是线程安全的。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">public class Singleton1 {

private final static Singleton1 instance = new Singleton1();
private Singleton1(){}
public static Singleton1 getInstance(){
return instance;
}
}</span>
它的缺点是不是一种懒加载,单例会在加载类后一开始就被初始化,即使客户端没有调用getInstance()方法。饿汉式的创建方式在一些场景中将无法使用:比如Singleton实例的创建是依赖参数或者配置文件的,在getInstance()之前必须调用某个方法设置参数给它,那么单例写法就无法使用了。

2.懒汉式:线程不安全

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">public class Singleton3 {

private static Singleton3 instance ;
private Singleton3(){}
public  static Singleton3 getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton3();
}
return instance;
}
}
</span>
这里使用了懒加载模式,但是却存在致命的问题。当多个线程并行调用getInstance()的时候,就会创建多个实例,即在多线程下不能正常工作。
3.懒汉式:线程安全

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">public class Singleton4 {

private static Singleton4 instance;
private Singleton4(){}
public static synchronized Singleton4 getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton4();
}
return instance;
}
}</span>
虽然做到了线程安全,并且解决了多实例的问题,但是它并不高效。因为在任何时候只能有一个线程调用getInstance()方法,但是同步操作只需要在第一次调用时才被需要,即第一次创建单例实例对象时。
4.懒汉式:静态内部类

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">public class Singleton5 {

private static class SingletonHandler{
private static final Singleton5 INSTANCE = new Singleton5();
}
private Singleton5(){}
public static Singleton5 getInstance(){
return SingletonHandler.INSTANCE;
}
}</span>
这种写法仍然使用JVM本身机制保证了线程安全问题;由于SingletonHandler是私有的,除了getInstacne()之外没有办法访问它,因此它是懒汉式的;同时读取实例的时候不会进行同步,没有性能缺陷,也不依赖JDK版本。

5.双重检验锁:

双重检验模式,是一种使用同步块加锁的方法。又称其为双重检查锁,因为会有两次检查instance == null,一次是在同步块外,一次是在同步快内。为什么在同步块内还要检验一次,因为可能会有多个线程一起进入同步块外的if,如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例了。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">public class Singleton6 {

private static Singleton6 instance;
private Singleton6(){}
public static Singleton6 getSingleton6(){
if(instance==null){
synchronized(Singleton6.class){
if(instance==null){
instance = new Singleton6();
}
}
}
return instance;
}

}</span>
其中,instance = new Singleton6()并非是原子操作,事实上在JVM中这句话做了三件事:

1.给instance分配内存

2.调用Singleton6的构造函数来初始化成员变量

3.将instance对象指向分配的空间(执行完这一步instance就为null)

但是在JVM的即时编译器中存在指令重排序的优化,也就是说上面的第二步和第三步是不能保证顺序的,最终执行的顺序可能是1-2-3或者是1-3-2。如果是后者,则在3执行完毕,2执行之前,被线程2抢占了,这时instance已经是非null了(但却没有初始化),所以线程2会直接返回instance,然后使用,然后会报错。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">public class Singleton6 {

private volatile static Singleton6 instance;
private Singleton6(){}
public static Singleton6 getSingleton6(){
if(instance==null){
synchronized(Singleton6.class){
if(instance==null){
instance = new Singleton6();
}
}
}
return instance;
}

}
</span>
有人认为使用volatile的原因是可见性,也就是可以保证线程在本地不会存有instance副本,每次都是去主内存中读取,但是其实是不对的。使用volatile的主要原因是其另一个特性:禁止指令重排序优化。也就是说,在volatile变量的赋值操作后面会有一个内存屏障(生成的汇编代码上),读操作不会被重排序到内存屏障之前。比如上面的例子,取操作必须在执行完1-2-3之后或者1-3-2之后,不存在执行到1-3然后取到值的情况。从[先行发生原则]的角度理解的话,就是对于一个volatile变量的写操作都先行发生于后面对这个变量的读操作。

注意:在Java5以前的版本使用了volatile的双检锁还是有问题的。其原因是Java5以前的JMM(Java内存模型)是存在缺陷的,即时将变量声明成volatile也不能避免重排序。

6.枚举:

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">public class Singleton7 {

public enum EasySingleton{
INSTANCE;
}
}
</span>
我们可以通过EasySingleton.INSTANCE来访问实例,这比调用getInstance()方法简单多了。创建枚举默认就是线程安全,而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。
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标签:  java 单例模式