单例模式的几种写法

Posted 2020-08-21 胡子就不刮

饿汉式单例类

1. public class Singleton  
2. {  
3.     private Singleton(){  
4.       
5.     }  
6.   
7.     private static Singleton instance = new Singleton();  
8.   
9.     private static Singleton getInstance(){  
10.         return instance;  
11.     }  
12. } 

 饿汉式提前实例化，没有懒汉式中多线程问题，但不管我们是不是调用getInstance()都会存在一个实例在内存中

 

内部类式单例类

1. public class Singleton     
2. {        
3.         private Singleton(){     
4.          
5.     }     
6.     
7.     private class SingletonHoledr(){     
8.         private static Singleton instance = new Singleton();     
9.     }     
10.     
11.     private static Singleton getInstance(){     
12.         return SingletonHoledr.instance;     
13.     }     
14. }

内部类式中，实现了延迟加载，只有我们调用了getInstance(),才会创建唯一的实例到内存中.并且也解决了懒汉式中多线程的问题.解决的方式是利用了Classloader的特性.

 

懒汉式单例类

1. public class Singleton     
2. {        
3.     private Singleton(){     
4.     
5.     }     
6.     
7.     private static Singleton instance;     
8.     public static Singleton getInstance(){     
9.         if(instance == null){     
10.             return instance = new Singleton();     
11.         }else{     
12.             return instance;     
13.         }     
14.     }     
15. } 

在懒汉式中，有线程A和B，当线程A运行到第8行时，跳到线程B，当B也运行到8行时，两个线程的instance都为空，这样就会生成两个实例。解决的办法是同步：

可以同步但是效率不高：

1. public class Singleton     
2. {        
3.     private Singleton(){     
4.     
5.     }     
6.     
7.     private static Singleton instance;     
8.     public static synchronized Singleton getInstance(){     
9.         if(instance == null){     
10.             return instance = new Singleton();     
11.         }else{     
12.             return instance;     
13.         }     
14.     }     
15. }   

这样写程序不会出错，因为整个getInstance是一个整体的"critical section"，但就是效率很不好，因为我们的目的其实只是在第一个初始化instance的时候需要locking(加锁)，而后面取用instance的时候，根本不需要线程同步。
于是聪明的人们想出了下面的做法：

 

双检锁写法

1. public class Singleton{  
2.   private static Singleton single;    //声明静态的单例对象的变量  
3.   private Singleton(){}    //私有构造方法   
4.     
5.   public static Singleton getSingle(){    //外部通过此方法可以获取对象    
6.     if(single == null){     
7.         synchronized (Singleton.class) {   //保证了同一时间只能只能有一个对象访问此同步块        
8.             if(single == null){      
9.                 single = new Singleton();          
10.         }     
11.       }  
12.     }    
13.     return single;   //返回创建好的对象   
14.   }  
15. }

思路很简单，就是我们只需要同步（synchronize）初始化instance的那部分代码从而使代码既正确又很有效率。
这就是所谓的“双检锁”机制（顾名思义）。
很可惜，这样的写法在很多平台和优化编译器上是错误的。

原因在于：instance = new Singleton()这行代码在不同编译器上的行为是无法预知的。一个优化编译器可以合法地如下实现instance = new Singleton():

1. instance  = 给新的实体分配内存

2. 调用Singleton的构造函数来初始化instance的成员变量

现在想象一下有线程A和B在调用getInstance，线程A先进入，在执行到步骤1的时候被踢出了cpu。然后线程B进入，B看到的是instance  已经不是null了（内存已经分配），于是它开始放心地使用instance，但这个是错误的，因为在这一时刻，instance的成员变量还都是缺省值，A还没有来得及执行步骤2来完成instance的初始化。

当然编译器也可以这样实现：

1. temp = 分配内存

2. 调用temp的构造函数

3. instance = temp

如果编译器的行为是这样的话我们似乎就没有问题了，但事实却不是那么简单，因为我们无法知道某个编译器具体是怎么做的，因为在Java的memory model里对这个问题没有定义。

双检锁对于基础类型（比如int）适用。很显然吧，因为基础类型没有调用构造函数这一步。