深入理解设计模式-单例模式(饿汉单例模式懒汉单例模式双锁单例模式)
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深入理解设计模式-双锁单例模式
一、什么是单例模式
单例模式是一种常用的软件设计模式,其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在。
许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象,这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中,该服务器的配置信息存放在一个文件中,这些配置数据由一个单例对象统一读取,然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。
二、应用场景
举一个例子,网站的计数器,一般也是采用单例模式实现,如果你存在多个计数器,每一个用户的访问都刷新计数器的值,这样的话你的实计数的值是难以同步的。但是如果采用单例模式实现就不会存在这样的问题,而且还可以避免线程安全问题。同样多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式,这是由于线程池需要方便对池中的线程进行控制 同样,对于一些应用程序的日志应用,或者web开发中读取配置文件都适合使用单例模式,如HttpApplication 就是单例的典型应用。 从上述的例子中我们可以总结出适合使用单例模式的场景和优缺点: 适用场景: 1.需要生成唯一序列的环境 2.需要频繁实例化然后销毁的对象。 3.创建对象时耗时过多或者耗资源过多,但又经常用到的对象。 4.方便资源相互通信的环境三、优缺点
优点:
1.在内存中只有一个对象,节省内存空间;
2.避免频繁的创建销毁对象,可以提高性能;
3.避免对共享资源的多重占用,简化访问;
4.为整个系统提供一个全局访问点。
缺点:
1.不适用于变化频繁的对象;
2.滥用单例将带来一些负面问题,如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类,可能会导致共 享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出;
4.如果实例化的对象长时间不被利用,系统会认为该对象是垃圾而被回收,这可能会导致对象状态的丢失;
四、代码实现
饿汉单例模式
public class Singleton1 {
private static Singleton1 instance = new Singleton1();
private Singleton1(){}
public static Singleton1 getInstance(){
return instance;
}
}
类加载的方式是按需加载,且加载一次。。因此,在上述单例类被加载时,就会实例化一个对象并交给自己的引用,供系统使用;而且,由于这个类在整个生命周期中只会被加载一次,因此只会创建一个实例,即能够充分保证单例,这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
懒汉单例模式
public class Singleton2 {
private static Singleton2 instance;
private Singleton2(){}
public static Singleton2 getInstance(){
if (instance == null) {
instance = new Singleton2();
}
return instance;
}
}
我们从懒汉式单例可以看到,单例实例被延迟加载,即只有在真正使用的时候才会实例化一个对象并交给自己的引用。
这种写法起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。如果在多线程下,一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。
双锁单例模式
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
双锁模式,进行了两次的判断,第一次是为了避免不要的实例,第二次是为了进行同步,避免多线程问题。由于singleton=new Singleton()对象的创建在JVM中可能会进行重排序,在多线程访问下存在风险,使用volatile修饰signleton实例变量有效,解决该问题。
总结
单例模式的实现方法还有很多。上述是比较经典的实现方式,也是我们应该掌握的几种实现方式。
从这四种实现中,我们可以总结出,要想实现效率高的线程安全的单例,我们必须注意以下两点:
1.尽量减少同步块的作用域;
2.尽量使用细粒度的锁。
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