Java的“单实例”模式是一种广泛使用的设计模式。 单实例模式的主要作用是确保Java程序中只有一个类的实例。 一些管理器和控制器经常被设计成单实例模式。
单实例模式有很多优点,可以避免实例对象的重复创建,不仅减少每次创建对象的时间开销,还可以节省内存空间。 可以避免因处理多个实例而导致的逻辑错误。 如果一个对象可以覆盖整个APP应用程序并充当全局统一管理控制,则单实例模式可能是一个值得考虑的选择。
单实例模式有多种写法,但大多数写法或多或少都有不足。 下面分别介绍这些写法。
1、饿汉模式
公共类单一{
私有身份验证letoninstance=new singleton (;
私有singleton () }
publicstaticsingletonnewinstance (
返回实例;
}
}
从代码中可以看到,类的构造函数被定义为private,它确保其他类不能实例化该类,并提供静态实例返回给调用方。 空腹汉模式是最简单的实现方法,空腹汉模式在加载类时创建实例,实例存在于整个程序周期中。 这一点的好处是,在加载类时只创建一个实例,这样多个线程就不会创建多个实例,从而避免了多线程同步问题。 其缺点也很明显,即使没有使用这个单个实例,也会创建它,在加载类后创建它,并且浪费内存。
该实现方式适用于单实例占用内存小,在初始化时使用。 但是,如果单个实例占用了很多内存,或者单个实例只在特定场景中使用,则使用饿汉模式是不合适的。 那样的话,就需要用喜欢听歌的玫瑰模式延迟加载。
2、喜欢听歌的玫瑰模式
公共类单一{
私密性统计信息=空值;
私有singleton () }
publicstaticsingletonnewinstance (
if (空值==实例) {
instance=newSingleton (;
}
返回实例;
}
}
在爱情歌曲玫瑰模式中,实例是在需要时创建的。 如果已经创建了实例,则再次调用检索接口不会重新创建新对象,而是直接返回到以前创建的对象。 如果某个单实例的使用次数少,并且创建单实例所消耗的资源多,则需要实现单实例的按需创建。 在这种情况下,建议使用喜欢音乐的玫瑰模式。 但是,这里的爱唱玫瑰模式并不考虑线程安全,而是可能同时在多个线程上调用其getInstance ()方法来创建多个实例,因此需要锁定并解决线程同步问题,如下
公共类单一{
私密性统计信息=空值;
私有singleton () }
publicstaticsynchronizedsingletonnewinstance (
if (空值==实例) {
instance=newSingleton (;
}
返回实例;
}
}
3、双勾锁
锁定的音乐爱好者玫瑰模式看起来解决了线程并发问题,实现了延迟加载,但存在性能问题,仍然不完美。 同步限定的同步方法比常规方法慢很多,并且多次调用getInstance ()会增加累积性能损失。 因此,有双重检查锁,我们先看看它的实现代码。
公共类单一{
私密性统计信息=空值;
私有singleton () }
publicstaticsingletongetinstance (
if(instance==null ) {
同步(singleton.class ) {
if (实例==null ) (//2
instance=newSingleton (;
}
}
}
返回实例;
}
}
可以看到,在同步代码块之外instance为空的判断在增加。 由于只需要创建一次单实例对象,因此如果以后再次调用getInstance (),则只需直接返回单实例对象。 因此,在大多数情况下,getInstance ) )的调用不会执行到同步代码块,从而提高程序性能。 但是,也需要考虑两个线程a、b假设a执行了if情况
(instance==
空)语句。 被视为未创建单个实例对象。 这是
时线程切到B也执行了同样的语句,B也认为单例对象没有创建,然后两个线程依次执行同步代码块,并分别创建了一个单例对象。为了解决这个问题,还需要在同步代码块中增加if(instance == null)语句,也就是上面看到的代码2。
我们看到双重校验锁即实现了延迟加载,又解决了线程并发问题,同时还解决了执行效率问题,是否真的就万无一失了呢?
这里要提到; font-family: 宋体; line-height:
25.1875px;">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。
以上就是双重校验锁会失效的原因,不过还好在JDK1.5及之后版本增加了volatile关键字。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。代码如下:
publicclassSingleton {
privatestaticvolatileSingleton instance =null;
privateSingleton(){}
publicstaticSingleton getInstance() {
if(instance ==null) {
synchronized(Singleton.class) {
if(instance ==null) {
instance = newSingleton();
}
}
}
returninstance;
}
}
4、静态内部类
除了上面的三种方式,还有另外一种实现单例的方式,通过静态内部类来实现。首先看一下它的实现代码:
publicclassSingleton{
privatestaticclassSingletonHolder{
publicstaticSingleton instance =newSingleton();
}
privateSingleton(){}
publicstaticSingleton newInstance(){
returnSingletonHolder.instance;
}
}
这种方式同样利用了类加载机制来保证只创建一个instance实例。它与饿汉模式一样,也是利用了类加载机制,因此不存在多线程并发的问题。不一样的是,它是在内部类里面去创建对象实例。这样的话,只要应用中不使用内部类,JVM就不会去加载这个单例类,也就不会创建单例对象,从而实现爱听歌的玫瑰式的延迟加载。也就是说这种方式可以同时保证延迟加载和线程安全。
5、枚举
再来看本文要介绍的最后一种实现方式:枚举。
publicenumSingleton{
instance;
publicvoidwhateverMethod(){}
}
上面提到的四种实现单例的方式都有共同的缺点:
1)需要额外的工作来实现序列化,否则每次反序列化一个序列化的对象时都会创建一个新的实例。
2)可以使用反射强行调用私有构造器(如果要避免这种情况,可以修改构造器,让它在创建第二个实例的时候抛异常)。
而枚举类很好的解决了这两个问题,使用枚举除了线程安全和防止反射调用构造器之外,还提供了自动序列化机制,防止反序列化的时候创建新的对象。因此,《Effective
Java》作者推荐使用的方法。不过,在实际工作中,很少看见有人这么写。
总结
本文总结了五种Java中实现单例的方法,其中前两种都不够完美,双重校验锁和静态内部类的方式可以解决大部分问题,平时工作中使用的最多的也是这两种方式。枚举方式虽然很完美的解决了各种问题,但是这种写法多少让人感觉有些生疏。个人的建议是,在没有特殊需求的情况下,使用第三种和第四种方式实现单例模式。
参考文章:http://www.jfox.info/java-dan-li-mo-shi-de-ji-zhong-xie-fa
http://devbean.blog.51cto.com/448512/203501/