线程安全的单例模式

Posted 2020-08-21 攻城狮

1. 全局变量的缺点：

必须在程序一开始就创建好对象，如果程序在这次的执行过程中又一直没用到它，就非常耗费资源。

 

2. 经典的单例模式实现：

Java代码

public class Singleton {    
      //用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例   
      private static Singleton uniqueInstance;
      private Singleton() {}   
           
      //注意这个方法也是静态的   
      public static Singleton getInstance() {    
           if(uniqueInstance == null) {   
             uniqueInstance = new Singleton();   
           }   
           return uniqueInstance;   
      }   
}  

    单例常被用来管理共享的资源，例如数据库连接、线程池、缓存、注册表。

    单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

    这个模式的问题：在多线程时，并不能保证这个类只被实例化一次。

 

3. 处理多线程：

Java代码

public class Singleton {    
    //用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例   
    private static Singleton uniqueInstance;   
    
    private Singleton() {}   
           
    //注意这个方法也是静态的   
    public static synchronized Singleton getInstance() {    
        if(uniqueInstance == null) {   
             uniqueInstance = new Singleton();   
         }   
         return uniqueInstance;   
    }   
}  

 

   通过增加synchronized关键字到getInstance()方法中，迫使每个线程在进入方法之前，要先等别的线程离开该方法。也就是说，不会有两个线程可以同时进入这个方法。

 

   这种方法存在的问题：只有第一次执行此方法时，才真正需要同步。换句话说，一旦设置好uniqueInstance变量，就不再需要同步这个方法了。之后每次调用这个方法，同步都是一种浪费。

 

4.改善多线程

 

4.1 如果getInstance()的性能对应用程序不是很关键，就不用优化了

4.2 使用急切创建实例，而不用延迟实例化的做法

Java代码

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {    
         return uniqueInstance;   
    }
}

   标红的语句在静态初始化器(static initializer)中创建单例，这保证了线程安全。

   利用这个做法，JVM在加载这个类时马上创建此唯一的单件实例。JVM保证任何线程访问uniqueInstance静态变量之前，一定先创建些实例。

 

   4.3 用“双重检查加锁”，在getInstance()中减少使用同步

    首先检查实例是否已经创建，如果尚未创建，才进行同步。这样一来，只有第一次会同步，这正是我们想要的。

Java代码

 

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {    
    if(uniqueInstance == null) {//(1)

//只有第一次才彻底执行这里的代码   
       synchronized() {   
          //再检查一次   
          if(uniqueInstance == null)   
        uniqueInstance = new Singleton();   
       }   
    }   
         return uniqueInstance;   
    }   
}  

   在最开始如果有1、2、3个线程走到了(1)处，假设1进入了同步块，2、3等待。1实例化后，2进入同步块，发现uniqueInstance已经不为空，跳出同步块。接着3进入，又跳出同步块。

    volatile关键字确保：当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时，多个线程正确地uniqueInstance变量。如果性能是你关心的重点，那么这个做法可以帮你大大地减少getInstance()的时间耗费。