java中的单例模式

Posted 2021-12-07 zxrxzw

1.饿汉模式：

public class Singleton {
    private Singleton() {
        // 必须是私有构造方法
    }

    private static Singleton instance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

　　因为饿汉模式在调用类的时候就new对象，这样浪费空间，所以考虑这种情况，有了懒汉模式

 

2.懒汉模式：

class Singleton {
    private Singleton() {
        //must
    }

    private static Singleton instance = null;

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

　　在多线程的情况下，饿汉模式的判断对象是否为空语句会出现冲突，所以，再添加了是否线程安全的考虑

 

3.懒汉模式，考虑线程安全：

public class Singleton {
    private Singleton() {
        //must
    }

    private static Singleton instance = null;

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

　　在方法前面加了一个synchronized这样的关键字，给此方法加了同步锁。但是为了缩小锁的范围使得效率更高，就考虑到了双重检查锁。

 

4.双重检查锁：又叫做   双重检验锁模式（double checked locking pattern）

 

public class Singleton {
    private Singleton() {
        //must
    }

    private static Singleton instance = null;

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

　　上面的代码其实就是大名鼎鼎的DCK了。这个大大提高了并发访问性能，而且实现了延迟初始化。如果第一个 instance 不为 null 的话，就可以直接返回了，减少了同步开销。只有当 instance 是 null 的时候，才会进行同步操作。这个时候需要在进行一次 instance 是否为 null 的检查。因为，有可能两个线程都判断 instance 为 null，一个线程加锁，对instance进行了实例化，释放锁，另外一个线程拿到锁后，不进行 instance 是否为 null 的再次判断，会再次进行instance的实例化。 

　　但是上面的代码还是有一块需要考虑，就是在new对象的时候其实java虚拟机是分成三步来操作的，

new 字节码对应的处理流程：

 

1给 instance 分配内存

 

2调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量（invokespecial）

 

3将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）

 

但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。所以，现在有一个关键字出现来解决这个问题。

 

5.volatile 实现

 

public class Singleton {
    private Singleton() {
        //must
    }

    private static volatile Singleton instance = null;

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

JDK1.5 及之后版本增加了 volatile 关键字的一个语义：禁止指令重排序优化。

 

注：本人把单例模式写成五种，其实单例模式概念上讲只有两种，一个是饿汉模式 和 懒汉模式 ，下面的三种方式都是在懒汉模式运行性能上的优化。如果只学习java基础，看前前两个就足够了。但是后面三种也不容小觑哦