浅谈设计模式之单例模式

饿汉模式

java 复制代码
public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton newInstance() {
        return instance;
    }
}

缺点:在需要初始化许多对象的时候会导致系统启动较慢,比如在有许多个单例对象的容器中,启动该容器的初始过程会比较长。

懒加载模式

java 复制代码
public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    
    private Singleton(){}
    
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

缺点:同步方法锁住了对象,降低了系统的处理速度。

错误的双重锁检查

java 复制代码
public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized(Singleton.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

这样的写法是有问题的。在JVM中, instance = new Singleton(); 语句并不是一个原子操作,分为创建对象和引用赋值两步。其中,创建对象需要为对象分配空间,再进行初始化。以上三步,分配内存永远是第一步,但是后面两步则可能被重排序。

JVM并不保证初始化先于引用赋值的顺序,因此很可能是先创建了对象,即在Singleton实例分配了内存空间,但是还未进行初始化,然后赋值给了instance,这是实例虽然分配到了空间,但是其并未完成初始化,而instance引用却不为空,这时另一个线程抢占执行,执行了getInstance()方法,便会发现instance不为null,从而直接返回了instance,导致系统出错。

正确的双重锁检查

java 复制代码
public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized(Singleton.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

利用volatile的内存可见性可以使得instance不会被线程缓存,所有的线程读写该对象都需要对主内存进行操作。

volatile还可以防止指令重排序,从而使得上述的双重锁检查代码正确执行。这里的防止指令重排序是指,volatile修饰的instance对象,在执行代码 instance = new Singleton()时不会再被JVM进行指令重排序,会按照 内存分配 -> 初始化 -> 引用赋值 的顺序执行

使用静态内部类

java 复制代码
public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static class SingletonFactory {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonFactory.instance;
    }
    //序列化方法  可忽略
    public Object readResolve() {
        return getInstance();
    }
}

这样的写法利用了JVM的类加载机制,JVM在加载类的过程中确保了线程互斥,是线程安全的。外部类被加载时,不会立即加载内部类,从而instance不会立即被实例化。当getInstance() 第一次被调用时,内部类第一次被引用,从而加载了内部类,并完成了instance的实例化,而JVM的类加载机制确保了实例化instance的过程中的线程安全性。

缺点:使用静态内部类的方式,则存在传参的问题,外部无法传递参数给内部类

使用枚举

java 复制代码
public enum Singleton {
    INSTANCE;
    ...  //其他方法代码
}

枚举类型的实例创建出来天然就是单例的,并且是线程安全的。

如果本篇内容帮助到你,还请点个免费的Star,感谢。传送门:GitHub

相关推荐
JavaArchJourney1 小时前
LinkedList 源码分析
java
回家路上绕了弯1 小时前
Spring AOP 详解与实战:从入门到精通
java·spring
缉毒英雄祁同伟2 小时前
企业级WEB应用服务器TOMCAT
java·前端·tomcat
青云交2 小时前
Java 大视界 -- 基于 Java 的大数据可视化在能源互联网全景展示与能源调度决策支持中的应用
java·大数据可视化·智能决策·能源互联网·三维渲染·能源调度·nsga-ii
盖世英雄酱581363 小时前
国企“高级”程序员写的那些问题代码(六期)
java·后端
藤椒鱼不爱编程3 小时前
面向对象_类与对象
java
xcnwldgxxlhtff3 小时前
Java:线程池
java·开发语言
弹简特3 小时前
【Java web】HTTP 与 Web 基础教程
java·开发语言·前端
字节跳跃者3 小时前
Java 中的 Stream 可以替代 for 循环吗?
java·后端
北执南念4 小时前
如何在 Spring Boot 中设计和返回树形结构的组织和部门信息
java·spring boot·后端