单例模式之懒汉式与饿汉式

Posted 2022-08-05 daoyouzhanzhu

懒汉式单例

package single;
?
public class Monitor 
    //开始没有班长,用静态属性表示
    private static Monitor monitor=null;
    //构造方法私有化,防止出现多个班长对象
    private Monitor();
    public static Monitor getmonitor()
        if(monitor==null)
            monitor=new Monitor();
        
        return monitor;
    

1. 首先班里没有班长,用静态属性表示.

2. 将班长类中的班长属性私有化,防止在其他地方实例化,出现多个班长对象.

3. 定义一个获取班长的方法,没有就new一个,有的话就返回已有对象.

 

以上代码看起来逻辑正确,但是学习过多线程就能够知道,该类存在线程安全问题.

现在有线程A,B,全部在monitor=null的情况下进入方法体中,这样就会有两个班长对象产生,显然是不对的,那么我们让代码更新一下

package single;
?
public class Monitor 
    //开始没有班长,用静态属性表示
    private static Monitor monitor=null;
    //构造方法私有化,防止出现多个班长对象
    private Monitor();
    public static synchronized Monitor getmonitor()
        if(monitor==null)
            monitor=new Monitor();
        
        return monitor;
    

这样线程安全解决了,但是当多线程全部执行至getmonitor方法时,明显会有多余的等待时间,这样代码执行效率会变低,那么我们再把代码结构优化一下

public class Monitor 
    // 开始没有班长,用静态属性表示
    private static Monitor monitor = null;
?
    // 构造方法私有化,防止出现多个班长对象
    private Monitor() 
    ;
?
    public static Monitor getmonitor() 
        if (monitor == null) 
            //如果没有班长让所有线程进来竞争
            synchronized (Monitor.class) 
                if (monitor == null) 
            //当产生了班长后后面的线程将不会执行循环体
                
                    monitor = new Monitor();
                
            
        
        
        return monitor;
    

?

这样就明确很多了,这就是所谓的懒汉模式.懒汉模式就是当我们需要的时候,我们就去new对象,但是查询相关资料,我们发现还存在一些问题.

在 monitor = new Monitor();，在这个操作中，JVM主要干了三件事：

1、在堆空间里分配一部分空间；

2、执行 Monitor 的构造方法进行初始化；

3、把 monitor 对象指向在堆空间里分配好的空间。

把第3步执行完，这个 monitor 对象就已经不为空了。

但是，当我们编译的时候，编译器在生成汇编代码的时候会对流程顺序进行优化。优化的结果不是我们可以控制的，有可能是按照1、2、3的顺序执行，也有可能按照1、3、2的顺序执行。

如果是按照1、3、2的顺序执行，恰巧在执行到3的时候（还没执行2），突然跑来了一个线程，进来 getMonitor ()方法之后判断 monitor 不为空就返回了 monitor 实例。此时 monitor 实例虽不为空，但它还没执行构造方法进行初始化（即没有执行2），所以该线程如果对那些需要初始化的参数进行操作那就悲剧了。但是加了 volatile 关键字的话，就不会出现这个问题。这是由 volatitle 本身的特性决定的。

即我们的最终代码为

public class Monitor 
    // 开始没有班长,用静态属性表示
    private static Monitor monitor = null;
?
    // 构造方法私有化,防止出现多个班长对象
    private Monitor() 
    ;
?
    public static volatitle Monitor getmonitor() 
        if (monitor == null) 
            //如果没有班长让所有线程进来竞争
            synchronized (Monitor.class) 
                if (monitor == null) 
            //当产生了班长后后面的线程将不会执行循环体
                
                    monitor = new Monitor();
                
            
        
        return monitor;
    

 

饿汉式单例

package single;
?
public class Monitor1 
        private Monitor1 ()
        //创建Monitor1的无参构造器
        private static Monitor1 monitor=new Monitor1();
        //先创建Monitor1对象
        //待有需求的时候再调用
        public static Monitor1 getMonitor()
            return monitor;
    

 

前面提到单例模式的懒汉式,上文就是恶汉式的单例,旨在先把需要的对象先创建好,待有需求的时候直接调用,相对来说线程安全而且方便.

那么饿汉式如此简单粗暴且线程安全,是不是就没有懒汉式的事情了呢?显然不是的,存在即有其合理性.很明显两者最大的区别在于,懒汉式是在有需求的时候new 对象,饿汉式是提前准备对象,不管用不用.

那么试想有这么一个场景,当提前准备了很多对象,但是又不知道什么时候调用,而且这时候突然有临时需求,对对象有要求,那么势必有一部分对象是不符合条件的,这样既浪费了内存空间,对实际应用也产生了不佳的影响.因此两者模式都有其适用的范围.