饿汉式单例类Java代码
public class Singleton { private Singleton(){ } private static Singleton instance = new Singleton(); private static Singleton getInstance(){ return instance; } } 饿汉式提前实例化,没有懒汉式中多线程问题,但不管我们是不是调用getInstance()都会存在一个实例在内存中内部类式单例类Java代码
public class Singleton { private Singleton(){ } private class SingletonHoledr{ private static Singleton instance = new Singleton(); } private static Singleton getInstance(){ return SingletonHoledr.instance; } } 内部类式中,实现了延迟加载,只有我们调用了getInstance(),才会创建唯一的实例到内存中.并且也解决了懒汉式中多线程的问题.解决的方式是利用了Classloader的特性. 懒汉式单例类Java代码
public class Singleton { private Singleton(){ } private static Singleton instance; public static Singleton getInstance(){ if(instance == null){ return instance = new Singleton(); }else{ return instance; } } } 在懒汉式中,有线程A和B,当线程A运行到第8行时,跳到线程B,当B也运行到8行时,两个线程的instance都为空,这样就会生成两个实例。解决的办法是同步:可以同步但是效率不高:Java代码
public class Singleton { private Singleton(){ } private static Singleton instance; public static synchronized Singleton getInstance(){ if(instance == null){ return instance = new Singleton(); }else{ return instance; } } } 这样写程序不会出错,因为整个getInstance是一个整体的"critical section",但就是效率很不好,因为我们的目的其实只是在第一个初始化instance的时候需要locking(加锁),而后面取用instance的时候,根本不需要线程同步。 于是聪明的人们想出了下面的做法:双检锁写法: Java代码
public class Singleton{ private static Singleton single; //声明静态的单例对象的变量 private Singleton(){} //私有构造方法 public static Singleton getSingle(){ //外部通过此方法可以获取对象 if(single == null){ synchronized (Singleton.class) { //保证了同一时间只能只能有一个对象访问此同步块 if(single == null){ single = new Singleton(); } } } return single; //返回创建好的对象 } } 思路很简单,就是我们只需要同步(synchronize)初始化instance的那部分代码从而使代码既正确又很有效率。 这就是所谓的“双检锁”机制(顾名思义)。 很可惜,这样的写法在很多平台和优化编译器上是错误的。 原因在于:instance = new Singleton()这行代码在不同编译器上的行为是无法预知的。一个优化编译器可以合法地如下实现instance = new Singleton(): 1. instance = 给新的实体分配内存 2. 调用Singleton的构造函数来初始化instance的成员变量 现在想象一下有线程A和B在调用getInstance,线程A先进入,在执行到步骤1的时候被踢出了cpu。然后线程B进入,B看到的是instance 已经不是null了(内存已经分配),于是它开始放心地使用instance,但这个是错误的,因为在这一时刻,instance的成员变量还都是缺省值,A还没有来得及执行步骤2来完成instance的初始化。 当然编译器也可以这样实现: 1. temp = 分配内存 2. 调用temp的构造函数 3. instance = temp 如果编译器的行为是这样的话我们似乎就没有问题了,但事实却不是那么简单,因为我们无法知道某个编译器具体是怎么做的,因为在Java的memory model里对这个问题没有定义。 双检锁对于基础类型(比如int)适用。很显然吧,因为基础类型没有调用构造函数这一步。转载地址:http://1028826685.iteye.com/blog/2305551补充:
1:时间和空间 比较上面两种写法:
懒汉式是典型的时间换空间,也就是每次获取实例都会进行判断,看是否需要创建实例,费判断的时间,当然,如果一直没有人使用的话,那就不会创建实例,节约内存空间。
饿汉式是典型的空间换时间,当类装载的时候就会创建类实例,不管你用不用,先创建出来,然后每次调用的时候,就不需要再判断了,节省了运行时间。
2:线程安全(1)从线程安全性上讲,
不加同步的懒汉式是线程不安全的,比如说:有两个线程,一个是线程A,一个是线程B,它们同时调用getInstance方法,那就可能导致并发问题。如下示例:
程序继续运行,两个线程都向前走了一步,如下:
可能有些朋友会觉得文字描述还是不够直观,再来画个图说明一下,如图4所示:
图4 懒汉式单例的线程问题示意图 通过图4的分解描述,明显可以看出,当A、B线程并发的情况下,会创建出两个实例来,也就是单例的控制在并发情况下失效了。
(2)饿汉式是线程安全的,因为虚拟机保证了只会装载一次,在装载类的时候是不会发生并发的。
(3)如何实现懒汉式的线程安全呢? 当然懒汉式也是可以实现线程安全的,只要加上synchronized即可,如下:
1 | public static synchronized Singleton
getInstance(){} |
但是这样一来,会降低整个访问的速度,而且每次都要判断,也确实是稍微慢点。那么有没有更好的方式来实现呢?
(4)双重检查加锁 可以使用“双重检查加锁”的方式来实现,就可以既实现线程安全,又能够使性能不受到大的影响。那么什么是“双重检查加锁”机制呢? 所谓双重检查加锁机制,指的是:并不是每次进入getInstance方法都需要同步,而是先不同步,进入方法过后,先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块,这是第一重检查。进入同步块过后,再次检查实例是否存在,如果不存在,就在同步的情况下创建一个实例,这是第二重检查。这样一来,就只需要同步一次了,从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。 双重检查加锁机制的实现会使用一个关键字volatile,它的意思是:被volatile修饰的变量的值,将不会被本地线程缓存,所有对该变量的读写都是直接操作共享内存,从而确保多个线程能正确的处理该变量。
注意:在Java1.4及以前版本中,很多JVM对于volatile关键字的实现有问题,会导致双重检查加锁的失败,因此双重检查加锁的机制只能用在Java5及以上的版本。 看看代码可能会更清楚些,示例代码如下:
01 | public class Singleton { |
05 | private volatile static Singleton
instance = null ; |
08 | public static Singleton
getInstance(){ |
09 | //先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块 |
12 | synchronized (Singleton. class ){ |
13 | //再次检查实例是否存在,如果不存在才真的创建实例 |
15 | instance = new Singleton(); |
这种实现方式既可使实现线程安全的创建实例,又不会对性能造成太大的影响,它只是在第一次创建实例的时候同步,以后就不需要同步了,从而加快运行速度。
提示:由于volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化,所以运行效率并不是很高,因此一般建议,没有特别的需要,不要使用。也就是说,虽然可以使用双重加锁机制来实现线程安全的单例,但并不建议大量采用,根据情况来选用吧。