单例模式

前言

这篇是我开始进入设计模式的第一篇文章,Java一共有23种设计模式,我曾看过《大话设计模式》,书的内容当然都是干货满满,我当时看的是电子版,让我一度从入门到放弃,当时功力浅,读不懂,其实现在的我功力也很浅,可是学习的过程就是提高的过程,我必须严格要求自己,作为一名Java程序员不会个5、6种设计模式真的说不过去了,所以说学习设计模式是必经之路。

那么我们为什么要学习这么枯燥的设计模式呢?

  • 处理复杂业务时可以提高代码质量,提高复用性。
  • 让代码结构清晰,易于维护,易于扩展。
  • 面试

小伙伴们看我第三点终于说出实话了吧,哈哈!

正文

单例模式是23种中最基础也是最简单的。

单例模式分两大类,懒汉式和饿汉式。大家看到其他的资料写6、7种的都是由这两种拓展的,并且拓展出来的有很多都是不建议使用的,所以本文我所先列出推荐使用的,然后后面我写出反例,并解释原因。

  • 懒汉式单例模式:在类加载时不初始化。
  • 饿汉式单例模式:在类加载时就完成了初始化,所以类加载比较慢,但获取对象的速度快。

这里让读者很好的区分什么懒什么饿做一个比喻:单例模式最终的目的是实例化一个唯一的对象,那么懒的意思就是虚拟机加载我时我也不初始化,我就等你调用我的时候我才new,所以懒。饿的意思是,这种方式很饥渴,想马上得到对象,所以虚拟机加载的时候就马上把对象new出来,等着被调用就可以了。

【饿汉式】

饿汉式第一种(静态常量)

使用static修饰当jvm启动时就已经实例化了。

public class Singleton {
    private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
        private Singleton(){}
            public static Singleton getInstance(){ 
                return INSTANCE;
   }

饿汉式第二种(静态代码块)

与上面的没啥区别就是写法不同。

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

【懒汉式】

懒汉式第一种

当多个线程同时执行if (singleton == null)时,便产生多个实例,因此线程不安全,不可以使用

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
        private Singleton() {}
            public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
           singleton = new Singleton();
       }        return singleton;
   }
}

懒汉式第二种

保证了线程安全,却因为效率太低不到万不得已不可以使用

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

懒汉式第三种

两个线程都进入getInstance方法时,一条通过了(singleton == null) ,一条正在执行,那么也会产生多个实例,因此线程不安全,不可以使用

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
        private Singleton() {}
            public static Singleton getInstance() {
                    if (singleton == null) { 
                    synchronized (Singleton.class) {
               singleton = new Singleton();
           }
       }        return singleton;
   }
}

懒汉式第四种(静态内部类)

强烈推荐使用,类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程的安全性,也能保证只在使用的时才实例化。

public class Singleton {    
private Singleton() {}    
private static class SingletonInstance { 
       private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
   }   
        public static Singleton getInstance() { 
              return SingletonInstance.INSTANCE;
   }
}

懒汉式第五种(双重检查加锁DCL)。

这里解释一下双重检测加锁,顾名思义,就是对变量进行多次判断,并使用同步,这种做法可以做到线程安全,但是效率并不高。使用双重检查操作的变量必须是volatile声明的,引用《Java并发编程实战》一句话:“volatile变量读取操作对性能通常只是略高于非volatile变量读取操作的性能。然而,DCL的这种使用方法已经被广泛的废弃了,因而它不是一种高效的优化措施。”

所以本人见解,DCL不推荐使用。

这也跟许多博客说的有差异,不过看过这本《Java并发编程实战》后你就会理解我说的话了。

public class Singleton {    
    private static volatile Singleton singleton;    
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() { 
           if (singleton == null) {
                       synchronized (Singleton.class) { 
                        if (singleton == null) {
                   singleton = new Singleton();
               }
           }
       }        return singleton;
   }
}

【枚举】

这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象,可谓是很坚强的壁垒啊,不过,由于1.5中才加入enum特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,我也很少看见有人这么写过。

还有一点需要说明,枚举类在jvm启动时便加载,而且枚举类里的变量最后实际都是被编译为静态变量了,Java中静态变量都是存储在Method Area

public enum Singleton {
   instance;    public void whateverMethod(){
   }
}

由此可见,使用饿汉式是最安全最方便的方式,如果使用懒汉式,强烈建议使用静态内部类方式,无论在性能和线程安全都做都很好。

原文发布于微信公众号 - 晏霖(yanlin199507)

原文发表时间:2019-02-26

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