Java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种,这里主要介绍两种:懒汉式单例、饿汉式单例。
单例模式有以下特点:
- 1、单例类只能有一个实例。
- 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
- 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
一、懒汉式单例(面试常问)
懒汉式代码如下
package com.baoji.danlimoshi;
/**
* 单例模式(饿汉式 懒汉式)保证一个类最多存在一个实例
* 静态属性对象
* 构造方法私有化
* 公有返回静态对象方法
*懒汉式:在调用方法时,才产生第一次对象
* a. 存在多例情况,多线程并发
b. 在多线程时有问题,在判断null时出现问题
c. 加synchronizde
同步问题:双重检查,将实例化的代码封装方法安全
* @author LinChi
*
*/
public class LanHanShi {
//私有静态属性
private static LanHanShi lanHanShi;
//私有构造方法
private LanHanShi() {}
//公有静态返回对象方法
public static LanHanShi getLanHanShi() {
if(lanHanShi == null) {
//加上同步锁,保证线程安全(双重检查锁定方法)
synchronized (LanHanShi.class) {
if(lanHanShi == null) {
lanHanShi = new LanHanShi();
}
}
}
return lanHanShi;
}
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。
事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论,姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。
懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,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(性能较差)
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
- 2、双重检查锁定(DCL 双检查锁机制)推荐
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
- 静态内部类 推荐
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。
二、饿汉式单例(用的多)
饿汉式代码如下:
package com.baoji.danlimoshi;
/**
* 单例模式(饿汉式 懒汉式)保证一个类最多存在一个实例
* 静态属性对象
* 构造方法私有化
* 公有返回静态对象方法
*饿汉式:在调用方法时就已经构造了,静态对象就被初始化
* @author LinChi
*
*/
public class EHanShi {
/*静态属性对象,在类加载初始化阶段就创建对象*/
private static final EHanShi eHanShi = new EHanShi();
/*构造方法私有化*/
private EHanShi() {
}
/*公有返回静态对象方法*/
public static EHanShi getEHanShi() {
return eHanShi;
}
饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。
四、饿汉式和懒汉式区别
饿汉: 饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了。
懒汉:懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。
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。
敲黑板
1、单例模式为一个面向对象的应用程序提供了对象惟一的访问点,不管它实现何种功能,整个应用程序都会同享一个实例对象。 2、懒汉式线程不安全,需要加上同步锁,同步锁影响了程序执行效率。 饿汉式天生线程安全,类加载的时候初始化一次对象,效率比懒汉式高
写在最后
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