zoukankan      html  css  js  c++  java
  • Java设计模式——线程安全的单件模式

      单件模式,也称单例模式,用以创建独一无二的、只能有一个实例的对象。

      单件模式的类图是所有模式的类图中最简单的——只有一个类。尽管从类设计的视角来看单件模式很简单,但是实现上还是会遇到一些问题,本文着重对这一点来进行分析解决。

      最简单的单件模式的实现,代码如下:

     1 /**
     2  * Created by McBye King on 2016/10/23.
     3  */
     4 public class Singleton {
     5     private static Singleton singleton;
     6     private Singleton(){}
     7     public static Singleton getSingleton(){
     8         if(singleton == null){
     9             singleton = new Singleton();
    10         }
    11         return singleton;
    12     }
    13 }

      结合以上的代码,对单件模式进行简单的阐述。

      单件模式中,利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例。把构造器声明为私有的,只有自Singleton类内才可以调用构造器。为了实例化这个类,于是调用getSingleton方法,在其中实例化并返回这个实例。这里还有一个“延迟实例化”的思想,在此处,如果我们不需要这个实例,它就永远不会产生。当然在实际中可以给这个类添加其他行为。

      看起来这已经是单件模式的全部了,因为单件模式太简单了,但是如果细细追究,还有很多问题。

      想一个问题,如果有两个或者更多的线程调用使用上述的单例的类,会怎么样呢?

      因为没有对这个单例的类对外的接口getSingleton()方法进行保护,每一个线程都可以同时调用到这个函数,有可能若干个线程同时访问到这个方法,同时进行了if(singleton == null)的判断,因为是同时的,所以大家看到的都是未曾实例化的singleton,于是紧接着就有若干个Singleton实例对象出现——这完全违反了单件模式的本意。——如果你说这也太偶然了吧,确实是的,但是确实实际存在的问题,有很大几率出现重大bug的问题

      接下来我们考虑怎么解决这个问题。

      1、只要把getSingleton()变成同步(synchronized)方法,多线程灾难几乎就可以解决了,如下示例:

    /**
     * Created by McBye King on 2016/10/23.
     */
    public class Singleton {
        private static Singleton singleton;
        private Singleton(){}
        public static synchronized Singleton getSingleton(){
            if(singleton == null){
                singleton = new Singleton();
            }
            return singleton;
        }
    }

      通过添加synchronized关键字到getSingleton()方法中,我们迫使每个线程在进入这个方法之前,要先等候别的线程离开该方法。也就是说不允许两个线程可以同时进入这个方法。

      2、添加synchronized方法无疑可以解决同步问题,但是很明显会降低性能,这又导致了另一个问题。如果可以牺牲性能,也即getSingleton()方法的性能对应用程序影响不大的时候,就用上面的方法没有错。否则,就把“延迟实例化”变成“急切”创建实例把。

    /**
     * Created by McBye King on 2016/10/23.
     */
    public class Singleton {
        private static Singleton singleton = new Singleton();
        private Singleton(){}
        public static synchronized Singleton getSingleton(){
            return singleton;
        }
    }

      在静态初始化器中创建单件,就保证了线程安全。当然了,这种办法适用于应用程序总是创建并使用单件实例,或者在创建和运行时方面的负担不会太重。

      3、相对更好一点的办法是:用“双重检查加锁”,在getSingleton()中减少使用同步

      来看看代码:

    /**
     * Created by McBye King on 2016/10/23.
     */
    public class Singleton {
        private volatile static Singleton singleton;
        private Singleton(){}
        public static Singleton getSingleton(){
            if(singleton == null){
                synchronized (Singleton.class){
                    if(singleton == null){
                        singleton = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return singleton;
        }
    }

      在上述代码的getSingleton()实例化方法中,先检查实例,如果不存在,就进入同步区块;且只有第一次才会彻底执行同步区块中的代码。

      其中的volatile关键字确保:当singleton变量被初始化成Singleton实例时,多个线程正确地处理singleton变量。

      如果性能是考虑的重点的话,上述办法可以帮助大大减少getSingleton()的时间耗费。——前提是在Java 5以及之后的Java版本中。

      4,、今天再更新一种方法,结合以上的三种方法的优点,既能拥有单件模式延迟实例化的优点,又能保证性能的要求,同时也避免了多线程情况下出错。

      具体代码如下:

    /**
     * Created by McBye King on 2016/10/23.
     */
    public class Singleton {
        private static Singleton singleton;
        private Singleton(){}
        private static synchorized void init(){
            if(singleton == null){
                singleton = new Singleton();
            }          
        }  
        //延迟实例化
        public static Singleton getSingleton(){
            if(singleton == null){
                init();
            }
            return singleton;
        }
    }

      如上代码所示,只有第一次实例化Singleton的时候才会调用init()方法。

    5、今天再更新一种方法,使用内部类的形式,只有在第一次需要单例实例的时候才会初始化该内部类,从而实现只加载一次该实例,同时也保证线程安全。

    publicclassSingleton{
    // 使用内部类实现延迟加载
       privatestaticclassSingletonHolder{
           privatestaticSingletonsingleton=newSingleton();
      }
    ​
       publicstaticSingletongetSingleton() {
           returnSingletonHolder.singleton;
      }
    }

      这几天在蚂蚁金服的技术面中考察到了这种方法,很巧妙的实现了以上几种方法的优点,也避免了其缺点。

      以上代码的github地址:AntiTechInterview

      原文地址:深度解析Java单例模式

  • 相关阅读:
    hdu 5366 简单递推
    hdu 5365 判断正方形
    hdu 3635 并查集
    hdu 4497 数论
    hdu5419 Victor and Toys
    hdu5426 Rikka with Game
    poj2074 Line of Sight
    hdu5425 Rikka with Tree II
    hdu5424 Rikka with Graph II
    poj1009 Edge Detection
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/mcbye/p/Java-designed-pattern-thread-safe-Singleton.html
Copyright © 2011-2022 走看看