设计模式—单例模式2·实现方式

Posted 2020-09-18 曌影

前言

    前面(单例模式1·思维过程)介绍了单例模式是什么东东，并且在最后让Student类实现了单例模式。但是，单例模式实现的方式不仅仅只有单例模式1中演示的那一种，其实方式有很多。这里介绍常用的几种单例模式的实现方式：

　　1.饿汉式

　　2.懒汉式

　　3.懒汉式的进阶方式——双重验证

　　上面三个名词听不懂不要紧，先有个印象就行，下面听我慢慢扯～～

 

一、饿汉式

    在单例模式1中介绍的那种实现方式就被称作为饿汉式，当Student类被加载到内存中的时候，我们创建的这个单例(Student类的对象)就已经被创建完成了。下面是这种实现方式的具体代码：

class Student {
    
        private static Student s = new Student();
        private Student() {        
        }
    
        public static Student getInstance() {    
        return s;
}
 }

    从代码中明显可以看到，由于在声明Studnet的对象s的时候就已经初始化了，那么，自然不管后续有没有使用到这个对象，都会在内存中创建出这个对象。这种还没有使用就先创建个对象在那等着的方式显得比较饥渴，所以叫做饿汉式。

  

二、懒汉式

    与饿汉式相对的就是懒汉式，聪明的小伙伴应该已经猜到了，既然没有用到就创建好对象等着人家来用叫做饿汉式，那么，等到用的时候再创建自然就是懒汉式了。

    代码如下所示:

class Student {
    
        private static Student s = null;
    
        private Student() {
        }
        public static Student getInstance() {

            if(s==null) {        
                s = new Student();        
            }
            return s;
        }
}

    在Student类刚加载到内存的时候明显不会创建Student类的对象，因为声明是null。在需要使用Student对象也就是调用getInstance()方法的时候再进行判断，如果对象s没有被创建，这时候再new一个对象出来。这种用的时候再创建的方式就是懒汉式，显得比较懒～～

 

三、懒汉式的进阶方式——双重验证

    上面介绍了两种实现单例模式的方式：

    第一种不管人家用不用到这个单例对象(这里就是Student的对象s)，都会先创建好放那放着，这明显有点浪费的嫌疑；

    第二种虽然在用的时候才创建，但是在多线程的情况下不能保证单例，比如有两个线程A和B同时访问了getInstance()方法。线程A进入if后停止，开始等待，没有创建对象s；此时cpu又开始执行线程B，线程B也进入了if；之后线程A继续往下执行创建了对象s，此时线程B已经进入了if，所以线程B也会创建一个对象s，这样就产生了两个Student的对象，就不是单例了。

 

3.1、初级方案

    为了避免上面这种情况的发生，我们可以给getInstance()方法加上一个线程同步锁，保证getInstance()方法同一时间只有一个线程能访问，代码如下所示：

class Student {
    
        private static Student s = null;
        private Student() {        
        }

        public static synchronized Student getInstance() {
    
            if(s==null) {
                s = new Student();        
            }
            return s;
        }
}

    这样，在A线程访问(进入）getInstance()方法的时候B线程肯定只能在外面等着，也就是阻塞状态，当A线程办完事之后B线程才能进入，但是此时s已经不是null了，B线程无法进入if，所以不会重复创建对象。

 

3.2、终极方案

    做了3.1中的处理之后，似乎是解决了问题，但是又产生了一个新的问题，就是程序的效率问题。比如有十个线程同时想要访问getInstance()方法，此时A线程先进去了，那么剩下的九个就只能阻塞在外面等着，啥也不能干，等A干完了B再进去，后面8个等着······这是线程锁的特性，线程只能阻塞在此，不能继续往下执行。

    为了解决这个问题，代码应该改进成下面这种形式：

class Student {
    
        private static Student s = null;
    
        private Student() {            
        }    
        public static  Student getInstance() {
        
            if(s==null) {        
                synchronized(Student.class) {        
                    if(s==null) {
                        s = new Student();            
                    }
                }        
            }
            return s;
        }
}

    上面的代码是这样解决效率问题的：

    当A线程进入同步锁包裹的内容之后，创建Student对象之前，B线程进入了第一个if里面，但是给同步锁挡在了第二个if外面，其余线程还在第一个if的外面。情况如下图所示：

    

    此时B是阻塞状态，等到A线程搞定自己的事情之后(创建Student类的对象)，B线程进入同步锁包裹的内容，但是给第二个if挡在了外面，因为对象s已经被创建，这样就不会再次创建Student的对象，保证了单例。另外，其余八个线程被挡在了第一个if外面，直接跳过了同步锁的内容执行下面的代码了(没有同步锁，单纯的if条件不成立的话直接跳过if包裹的代码，执行下面的代码)，也不会产生阻塞，所以，这种写法只会产生一次阻塞或者几次阻塞，不会特别影响程序运行的效率。

 

四、总结

　　1.java中实现单例模式的方式还有很多，但是上面这几种就够用了，搞得太高端并没有什么卵用。

　　2.经过上面的一大波分析，似乎懒汉式——双重验证这种方式最碉堡，应该用它，其实不然。占一点内存对我们来说影响不大，但是多写好多代码的话宝宝就不开心了。所以我们最应该使用的还是第一种——饿汉式。那为什么我们分析这么多呢，这就像打LOL一样，经常一顿分析猛如虎，团战打完0-5，现实就是这个样子滴～～

　　3.懒汉式的第一种虽然线程不安全，但是不是没有用的，因为很多时候代码中并不要求线程安全。