设计模式-单例模式

Posted 2020-10-08

单例模式就是在访问某个类的时候它只有唯一的实例

单例模式有很多好处，它能够避免实例对象的重复创建，不仅可以减少每次创建对象的时间开销，还可以节约内存空间；能够避免由于操作多个实例导致的逻辑错误。如果一个对象有可能贯穿整个应用程序，而且起到了全局统一管理控制的作用，那么单例模式也许是一个值得考虑的选择。

java常见的单例模式

1.饿汉单例

　　　　饿汉单例模式，顾名思义，就是类加载的时候实例化一个对象出来

　　　　代码实现：

　　　　　　

public class Singleton{  
    private static final Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton(){}  
    public static Singleton newInstance(){  
        return instance;  
    }  
}  

　　优点：类构造为private，保证了外部类不能构造它

　　　　   在类加载的时候创建好一个实例，不存在多线程创建多个实例的问题

　　缺点：初始化的时候构造，如果该单例未被使用，浪费内存资源

2.懒汉单例

　　懒汉单例模式解决了饿汉单例模式的缺点，在使用的时候再对它进行实例化

　　代码实现：

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

　　　　由于懒汉单例模式并没有考虑线程安全，故加synchronized??，来保证线程安全

　　　　优点：按需创建，节约资源

　　　　缺点：加了线程锁，多线程环境初始化的时候性能不好

3.登记单例（spring单例实现是登记单例和双重锁的实现）

 4.双重校验锁

　　　　为解决加锁懒汉单例引起的性能问题，出现了双重校验锁单例，

　　　　代码实现如下：

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = null;  
    private Singleton(){}  
    public static Singleton getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            synchronized (Singleton.class) {  
                if (instance == null) {//2  
                    instance = new Singleton();  
                }  
            }  
        }  
        return instance;  
    }  
} 

　　　　优点：在懒汉模式的基础上，解决了多线程并发的性能问题

　　　　缺点：java指令重排优化引起错误，

指令重排：

  　　　　重排优化是指在不改变原语义的情况下，通过调整指令的执行顺序让程序运行的更快。JVM中并没有规定编译器优化相关的内容，也就是说JVM可以自由的进行指令重排序的优化。这个问题的关键就在于由于指令重排优化的存在，导致初始化Singleton和将对象地址赋给instance字段的顺序是不确定的。在某个线程创建单例对象时，在构造方法被调用之前，就为该对象分配了内存空间并将对象的字段设置为默认值。此时就可以将分配的内存地址赋值给instance字段了，然而该对象可能还没有初始化。若紧接着另外一个线程来调用getInstance，取到的就是状态不正确的对象，程序就会出错。

　　解决方案：加volatile，加volatile的一个语义是禁止指令重排序优化，也就保证了instance变量被赋值的时候对象已经是初始化过的，从而避免了上面说到的问题

　　volatile详解

　　　　首先我们要先意识到有这样的现象,编译器为了加快程序运行的速度,对一些变量的写操作会先在寄存器或者是CPU缓存上进行,最后才写入内存.
　　　　而在这个过程,变量的新值对其他线程是不可见的.而volatile的作用就是使它修饰的变量的读写操作都必须在内存中进行!

5.静态内部类

　　　　代码实现：

public class Singleton{  
    private static class SingletonHolder{  
        public static Singleton instance = new Singleton();  
    }  
    private Singleton(){}  
    public static Singleton newInstance(){  
        return SingletonHolder.instance;  
    }  
}  

 

　　　　优点：内部类自己实现，保证延迟加载，保证线程安全