设计模式 单件-Singleton

Posted 2020-07-01

单件模式 Singleton

什么时候使用？当需要独一无二的对象时，请想起他。

举例：线程池（threadpool），缓存（cache），对话框，处理偏好设置和注册表（registry）的对象，驱动程序对象。

无需具体例子，先看类图：包含一个private的自己的实例。private的构造函数，确保无法在类以外创建。在getInstance()中检测私有实例是否创建，未则创建，若已存在则直接返回。

看代码更好理解记忆。

经典实现方式 Typical Singleton

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

 

经典实现看似完美，但存在问题。它不是线程安全的。当两个线程同时调用的时候，有可能同时进入 uniqueInstance == null 的if块中。这样对象就不是唯一了。后进入的线程会获得一个新的instance。解决方法，马上直观想到，使用synchronized确保线程安全。 

 

Singleton Lazy Initialized (延迟加载)

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

 

如果对性能要求非常高，以上synchronized确实每次都要判断有性能担忧。可以改进如下。

 

Singleton Eagerly Initialized (急切创建)

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

 

很好的解决问题了。以上利用了JVM加载机制。在加载类的时候就吧实例创建好。除此，还有一种方法。

 

Singleton Double-checked Locking (双重检查锁)

public class Singleton {
  private volatile static Singleton uniqueInstance;
  private Singleton() {}
  public static Singleton getInstance {
    if (uniqueInstance == null) {
      synchronized (Singleton.class) {
          if (uniqueInstance == null) {  
             uniqueInstance  = new Singleton();
          }
      }
    }        
    return uniqueInstance;
　}            
}

以上使用了volatile关键字，使uniqueInstance是线程同步读的。即线程总能读到最新的值。uniqueInstance为null时才进行创建。使用synchrinized确保线程安全。同时在块内再次检测是否需要创建。