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  • Java设计模式-单例模式

    转自:http://blog.csdn.net/jason0539/article/details/23297037

      Java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有多种,这里主要只介绍:懒汉式单例、饿汉式单例

      单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例

      选择单例模式就是为了避免不一致状态,同时也可减少资源消耗

    一、懒汉式单例

     1 //懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己   
     2 public class Singleton {  
     3     private Singleton() {}  
     4     private static Singleton single=null;  
     5     //静态工厂方法   
     6     public static Singleton getInstance() {  
     7          if (single == null) {    
     8              single = new Singleton();  
     9          }    
    10         return single;  
    11     }  
    12 } 

      Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

      但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全

      1、在getInstance方法上加同步

    1 public static synchronized Singleton getInstance() {  
    2          if (single == null) {    
    3              single = new Singleton();  
    4          }    
    5         return single;  
    6 }

      2、双重检查锁定

     1 public static Singleton getInstance() {  
     2         if (singleton == null) {    
     3             synchronized (Singleton.class) {    
     4                if (singleton == null) {    
     5                   singleton = new Singleton();   
     6                }    
     7             }    
     8         }    
     9         return singleton;   
    10 } 

      3、静态内部类

      

    1 public class Singleton {    
    2     private static class LazyHolder {    
    3        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();    
    4     }    
    5     private Singleton (){}    
    6     public static final Singleton getInstance() {    
    7        return LazyHolder.INSTANCE;    
    8     }    
    9 }    

      静态内部类的方式比1、2种都要好一些,既实现了线程安全,有避免了同步带来的性能影响

     1 package com.singleton;
     2 
     3 //懒汉式单例类,在第一次调用的时候实例化自己
     4 //但是懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例
     5 //为什么会出现线程安全问题呢?
     6 //当多个线程去调用 Class.getInstance 时,在线程1自己的内存空间中,是没有实例的,所以会新创建一个,线程2又去调用instance,又创建一个
     7 
     8 //可以有三种改进方法:1.在getInstance方法上加同步  2.双重检查锁定  3.静态内部类(这种比较好)
     9 public class SingletonLazy {
    10     private SingletonLazy() {
    11     }
    12 
    13     // 在类被初始化的时候,不会为这个成员变量赋值(懒),必须要等到调用 getInstance 才会去创建实例
    14     /*private static SingletonLazy singleton = null;  (这里不能加final,初始为null,加了final 之后,指向不能改变,就一直是null了)
    15 
    16     // 静态工厂方法
    17     public static SingletonLazy getInstance() {
    18         if (singleton == null) {
    19             singleton = new SingletonLazy();
    20         }
    21         return singleton;
    22     }*/
    23 
    24     //静态内部类的方式,在SingletonLazy类被初始化的时候,没有成员变量可以去初始化
    25     //当调用 getInstance 的时候,通过类加载器的方式 加载LazyHolder,同时加载LazyHolder 的单例实例
    26     //因为类加载器的方式 是线程安全的,所以 这个也是线程安全的
    27     private static class LazyHolder {
    28         private static final SingletonLazy INSTANCE = new SingletonLazy();  //(加上final,创建后不会被修改)
    29     }
    30 
    31     public static final SingletonLazy getInstance() {
    32         return LazyHolder.INSTANCE;
    33     }
    34 }
    35     

    二、饿汉式单例

     1 //饿汉式单例,在类初始化的时候,已经自行实例化
     2 //在真正调用这个类的时候,才会完成这个类的初始化,为静态成员变量赋初始值,
     3 //保证getInstance 的时候,单例已经存在了
     4 //为什么这样是线程安全的呢?
     5 //猜想:类的加载初始化只会加载一次,SingletonHungry也只会被创建一次,(加上final,创建后不会被修改) 当多个线程去调用Class.getInstance方法时,getInstance做的不是创建,而是把我早就创建好的直接给你,所以拿到的是同一个实例(一个引用变量)
     6 public class SingletonHungry {
     7     private static final SingletonHungry singleton = new SingletonHungry();
     8     
     9     private SingletonHungry(){};
    10     
    11     public static SingletonHungry getInstance() {
    12         return singleton;
    13     }
    14 }

      饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。

    三、饿汉式和懒汉式的区别:

      饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了,

      而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才会去初始化这个单例

      另外从以下两点再区分以下这两种方式:

       1、线程安全:

      饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,

      懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2、3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。



      2、资源加载和性能:

      饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成,

      而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。

      至于1、2、3这三种实现又有些区别,

        第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的,

        第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗

        第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种

     

     

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