java中你确定用对单例了吗?

Posted 2020-10-02 yutingliuyl

作为程序员这样的特殊物种来说,都掌握了一种特殊能力就是编程思想,逻辑比較慎重,可是有时候总会忽略到一些细节,比方我,一直以来总认为Singleton是设计模式里最简单的,不用太在意,然而就是由于这样的不在意在开发中吃亏了.真的too young to simple.
好不扯淡了,直入主题.

在代码的世界里发现有各种写法的单例,有人说单例有5种,6种,7种…
对于单例的分类这点必须规范下,首先这么多种的分类是依据什么来定义的,基准是什么?

否则怎么会有那么多写法.

因此归纳下来,从延迟载入和运行效率的角度出发主要也就分为两种,饿汉顾名思义就是运行效率高,但缺乏延时载入,其它写法差点儿相同都是懒汉式的一个拓展,或者优化而演化出来的,以下请看代码.

开发中经常使用的单例-饿汉式

public class SingletonDemo1 {

    private static final SingletonDemo1 s1 = new SingletonDemo1();

    public static SingletonDemo1 getInstance() {
        return s1;
    }

    private SingletonDemo1() {
    }
}

没错上面这块代码叫做单例-饿汉式,饿汉式一直以效率高而闻名于单例界,因此咋们开发中经常使用的单例模式也会选择他,简单而好用.
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开发评价: ★★★★☆
延时载入: ★☆☆☆☆
运行效率: ★★★★★

耗时的蜗牛-懒汉式

public class SingletonDemo2 {
    private static SingletonDemo2 s1;

    public static synchronized SingletonDemo2 getInstance() {
        if (s1 == null) {
            s1 = new SingletonDemo2();
        }
        return s1;
    }

    private SingletonDemo2() {
    }
}

在hello world这个世界里都知道这样的单例基本不会去用,在

double check双重检查锁-懒汉式

这能够说是上面饿汉式的一个缩影,为什么这么说,由于他并不完美,仍然有bug.

public class SingletonDemo3 {
    private static SingletonDemo3 s1;

    public static SingletonDemo3 getInstance() {
        if (s1 == null) {
        //这里使用了暂时变量
            SingletonDemo3 instance;
            synchronized (SingletonDemo3.class) {
                instance = s1;
                if (instance == null) {
                    synchronized (SingletonDemo3.class) {
                        if (instance == null) {
                            instance = new SingletonDemo3();
                        }
                    }
                    s1 = instance;
                }
            }
        }
        return s1;
    }
}

这个方式主要是通过if推断非null实例,提高了运行的效率,不必每次getInstace都要进行synchronize,仅仅要第一次要同步,有没创建了不用.

可是为什么说这样的写法有bug?这个问题主要是java的jvm层内部模型引起的.简单点说就是instance引用的对象有可能还没有完毕初始化完就直接返回该实例过去,在jdk1.5后这个问题才得到了优化,这不多说,能够看看这篇博文讲得不错.
详情见

当然也有了一些解决方法

• 使用volatile关键字解决双重检查锁定的bug,对于volatile关键字就是Java中提供的另一种解决可见性和有序性问题的方案.

public class SafeDoubleCheckedLocking {
//加入了volatile关键字
    private volatile static Instance instance;

    public static Instance getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SafeDoubleCheckedLocking.class) {
                if (instance == null)
                    instance = new Instance();//instance为volatile。如今没问题了
            }
        }
        return instance;
    }
}

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开发评价: ★★★☆☆
延时载入: ★★★☆☆
运行效率: ★★★☆☆

推荐使用的静态内部类-懒汉式

public class SingletonDemo4 {

    //通过静态内部类的方式来实例化对象
    private static class InnerSingleton {
        private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
    }

    public static  SingletonDemo4 getInstance() {
        return InnerSingleton.instance;
    }

    private SingletonDemo4() {
    }
}

这周方式是利用了类载入的一些特性,在classloder的机制中,初始化instance时仅仅有一个线程，并且这样的方式另一个优点就是起到了延时载入的效果,当SingletonDemo4被载入了,可是内部类InnerSingleton并不会被载入,由于InnerSingleton没有主动使用,仅仅有通过调用getInstance方法时才会去载入InnerSingleton类,进而实例private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
因此这样的巧妙的方式比起双重检查锁来说,安全来又高效了些.
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开发评价: ★★★★☆
延时载入: ★★★★☆
运行效率: ★★★★☆

推荐使用的枚举-饿汉式

public enum SingletonDemo5 {

    //枚举元素本身就是一个单例(名字能够任意定义);
    INSTANCE;

    //能够做一些单例的初始化操作
    public void singletonOperation() {
    }
}

这样的方式事实上非常帅,可是在实际开发中非常少人使用过,这点有点奇怪,首先enum本身就是一个单例,并且枚举另一个特性,能够避免放序列化和反射破解单例问题,经理再也不用操心单例安全了,可能是1.5才有enum的原因吧,假设项目适合的话能够试下这样的单例.
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开发评价: ★★★★☆
延时载入: ★★★★☆
运行效率: ★★★★☆

总结一下:

对于以下的单例总的来说各有各的优点,至于开发中使用哪个能够依据你的业务需求来选择.

• 饿汉
  
  • 标准饿汉 (安全防护方面 枚举单例更优于标准饿汉)
    线程安全,高效,不能够懒载入
  • 枚举单例
    线程安全,高效,不能够懒载入(天然避免反射与反序列化)
    ?
• 懒汉 (效率方面 静态内部类更优于标准懒汉)
  
  • 标准懒汉
    线程安全,低效,能够懒载入
  • 双重检測(不推荐,有bug)
    线程安全,低效,能够懒载入
  • 静态内部类
    线程安全,低效,能够懒载入
    ?

对于单例的安全性问题,能够继续你那帅气的阅读姿势, java中你的单例是不是一直在裸奔