23种设计模式之---------单例模式

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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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