一、單例模式簡(jiǎn)介
單例模式，是一種常用的軟件設(shè)計(jì)模式别渔。在它的核心結(jié)構(gòu)中只包含一個(gè)被稱為單例的特殊類。通過(guò)單例模式可以保證系統(tǒng)中惧互，應(yīng)用該模式的類一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例哎媚。即一個(gè)類只有一個(gè)對(duì)象實(shí)例。在java代碼中喊儡，通常new關(guān)鍵字創(chuàng)造出來(lái)的對(duì)象拨与，對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)銷一般都挺大的。所以在某些情況下艾猜，單例的實(shí)現(xiàn)也是應(yīng)對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化的一種解決辦法买喧。
二、單例模式的實(shí)現(xiàn)
常見(jiàn)的單例有這幾種實(shí)現(xiàn)
- 餓漢式
- 飽漢式
- 雙重校驗(yàn)
- 靜態(tài)內(nèi)部類
1匆赃、餓漢式
先來(lái)介紹餓漢式淤毛，餓漢式，顧名思義算柳，就是一進(jìn)入這個(gè)類低淡，該類的實(shí)例就被初始化完成了。接下來(lái)來(lái)看下代碼。
public class Demo {
private static Demo h = new Demo();
private Demo(){
}
public static Demo getInstance(){
return h;
}
}
代碼也和簡(jiǎn)單查牌，就是直接構(gòu)造一個(gè)私有的構(gòu)造器事期，然后在建立一個(gè)成員變量，順便實(shí)例化該類纸颜，在調(diào)用該類的getInstance方法，當(dāng)然前面也說(shuō)過(guò)是一進(jìn)入這個(gè)類绎橘，
該類的實(shí)例就被創(chuàng)建完成胁孙，所以也可以利用類的加載順序來(lái)編寫這個(gè)代碼。比如 A類是B類的子類称鳞，在初始化A類的實(shí)例的時(shí)候涮较，會(huì)先去父類B中去，看看有沒(méi)有靜態(tài)塊和靜態(tài)成員變量(靜態(tài)方法只有被調(diào)用時(shí)才會(huì)加載冈止，且只會(huì)被加載一次)狂票，若有則先去加載B類的靜態(tài)塊和靜態(tài)成員變量，再加載A類的熙暴。之后會(huì)去調(diào)用B的構(gòu)造器闺属，最后才會(huì)調(diào)用本類對(duì)應(yīng)的構(gòu)造器。
所以我們可以在靜態(tài)代碼塊中實(shí)例化周霉。如下代碼
public class Demo {
private static Demo h = null;
private Demo(){
}
static{
h = new Demo();
}
public static Demo getInstance(){
return h;
}
}
該種實(shí)現(xiàn)的單例是線程安全的掂器。當(dāng)然由于它會(huì)提前初始化，所以會(huì)提前占用一些系統(tǒng)資源俱箱。
2国瓮、飽漢式
飽漢式的構(gòu)造實(shí)例的時(shí)候與餓汗式相反，它只有在第一次需要的時(shí)候才會(huì)去構(gòu)造實(shí)例狞谱。具體實(shí)現(xiàn)代碼如下
public class Demo {
private static Demo h = null;
private Demo(){
}
public static Demo getInstance(){
if(h == null){
//1
h = new Demo();
//2
}
return h;
}
}
飽漢式最常見(jiàn)的的編寫方式就是上述代碼乃摹，對(duì)于剛了解單例模式的人來(lái)說(shuō)，飽漢式就寫完了跟衅，不過(guò)在單線程環(huán)境也確實(shí)可以說(shuō)是寫完了孵睬，A線程在獲取實(shí)例，第一次獲取時(shí)与斤，看見(jiàn)為null肪康，進(jìn)行初始化，第二次撩穿，不是null磷支，直接返回。這也是一種很理想的流程食寡。但是值得注意的是雾狈，在多線程下，它就值得推敲了抵皱。比如看下面例子
- 線程A：嘿嘿善榛！我已經(jīng)走到了2辩蛋，這初始化的好處我就要獨(dú)占了，想想都雞凍移盆，我要去初始化Demo類的實(shí)例了悼院，啦啦啦。
- 線程B：哈哈咒循！線程A那個(gè)SD据途，我都走到了1，它竟然還沒(méi)發(fā)現(xiàn)我叙甸，還想獨(dú)占Demo的實(shí)例化颖医，沒(méi)門！裆蒸！
旁白：線程A還完成了對(duì)該類實(shí)例的初始化熔萧，線程B也進(jìn)入了對(duì)該實(shí)例的構(gòu)造中，
因此僚祷，線程A和線程B都同時(shí)初始化了該實(shí)例佛致，這也不滿足單例的條件。
于是有人很自然的想到久妆，加鎖晌杰。如下
public class Demo {
private static Demo h = null;
private Demo(){
}
public synchronized static Demo getInstance(){
if(h == null){
h = new Demo();
}
return h;
}
}
這樣確實(shí)可以防止多線程環(huán)境造成多個(gè)實(shí)例。但的缺點(diǎn)是每一次獲取都去加鎖筷弦，會(huì)對(duì)性能有一定的損失肋演。所以有了雙重校驗(yàn)鎖。
3烂琴、雙重校驗(yàn)
雙重校驗(yàn)爹殊，就是在獲取單例的時(shí)候，對(duì)加鎖的方式進(jìn)行了改變奸绷，它不在方法上加鎖梗夸，它對(duì)代碼塊進(jìn)行加鎖，這樣的效率比飽漢式要高号醉。具體代碼如下
public class Demo {
private static Demo h = null;
private Demo(){
}
public static Demo getInstance(){
if(h == null){
//1
synchronized (new Object()) {
//2
if(h == null){
h = new Demo();
}
}
}
return h;
}
}
也許有人看了以上代碼后會(huì)有疑問(wèn)反症，要加上兩個(gè)if判斷干嘛？加一個(gè)不行嗎畔派，比如如下
public class Demo {
private static Demo h = null;
private Demo(){
}
public static Demo getInstance(){
if(h == null){
//1
synchronized (new Object()) {
//2
h = new Demo();
}
}
return h;
}
}
這樣不也對(duì)進(jìn)行實(shí)例化的時(shí)候加鎖了嗎铅碍？也可以保證線程安全啊线椰！
看這個(gè)例子
- 線程A：嘿嘿胞谈！我已經(jīng)走到了2，咦！竟然還有鎖烦绳，更好了卿捎，這初始化的好處我就要獨(dú)占了，想想都雞凍径密，我要去初始化Demo類的實(shí)例了午阵，啦啦啦。
- 線程B：哈哈睹晒！線程A那個(gè)SD趟庄，我都走到了1，它竟然還沒(méi)發(fā)現(xiàn)我伪很，還想獨(dú)占Demo的實(shí)例化，沒(méi)門７艿ァ锉试！臥槽，靜態(tài)被線程A那個(gè)SD上鎖了览濒，哎等等吧呆盖！
- 線程B：咦！鎖的鑰匙又回來(lái)了贷笛，哎应又，沒(méi)希望了，希望能給我喝點(diǎn)湯乏苦。n秒后株扛，B處于驚訝中，沒(méi)想到我還能初始化汇荐。哈哈哈洞就。
為啥雙重會(huì)被認(rèn)為是線程安全的∠铺裕看這個(gè)例子
- 線程A：嘿嘿旬蟋！我已經(jīng)走到了2，咦革娄！竟然還有鎖倾贰，更好了，這初始化的好處我就要獨(dú)占了拦惋，想想都雞凍匆浙，我要去初始化Demo類的實(shí)例了，啦啦啦架忌。
- 線程B：哈哈吞彤！線程A那個(gè)SD，我都走到了1，它竟然還沒(méi)發(fā)現(xiàn)我饰恕，還想獨(dú)占Demo的實(shí)例化挠羔，沒(méi)門！埋嵌！臥槽破加，靜態(tài)被線程A那個(gè)SD上鎖了，哎等等吧雹嗦！
- 線程B：咦范舀！鎖的鑰匙又回來(lái)了，哎了罪，沒(méi)希望了锭环，希望能給我喝點(diǎn)湯。n秒后泊藕，B處于崩潰中辅辩，沒(méi)想到竟然還有if(h == null)這個(gè)大門，我進(jìn)不去了娃圆，嗚嗚嗚玫锋。
值得注意的是，該種產(chǎn)生單例的方式也會(huì)有線程安全的問(wèn)題讼呢，學(xué)過(guò)java的都知道撩鹿，java中在new對(duì)象的時(shí)候，并不是原子操作悦屏，它有以下三個(gè)大概步驟
- 分配內(nèi)存空間
- 初始化對(duì)象
- 將內(nèi)存地址賦給引用h
由于重排序原因(關(guān)于重排序的知識(shí)节沦，可自行網(wǎng)上搜索)，可能在new對(duì)象時(shí)窜管，第二步和第三步發(fā)生了交換散劫，導(dǎo)致錯(cuò)誤發(fā)生，理由是幕帆，此時(shí)的h是一個(gè)地址获搏，但它
還沒(méi)完成初始化，如下例子
- 線程A：嘿嘿失乾！我已經(jīng)走到了2常熙，咦！竟然還有鎖碱茁，更好了裸卫，這初始化的好處我就要獨(dú)占了，想想都雞凍纽竣，我要去初始化Demo類的實(shí)例了墓贿，啦啦啦茧泪。
- 線程B：哈哈！線程A那個(gè)SD聋袋，我都走到了1队伟，它竟然還沒(méi)發(fā)現(xiàn)我，還想獨(dú)占Demo的實(shí)例化幽勒，沒(méi)門Ｊ任辍！臥槽啥容，靜態(tài)被線程A那個(gè)SD上鎖了锈颗，哎等等吧！
- 線程B：咦咪惠！鎖的鑰匙又回來(lái)了击吱，哎，沒(méi)希望了遥昧，希望能給我喝點(diǎn)湯姨拥。n秒后，B處于崩潰中渠鸽，沒(méi)想到竟然還有if(h == null)這個(gè)大門。
- 線程B：只能認(rèn)命了柴罐，我只能訪問(wèn)Demo對(duì)象玩玩徽缚，噗噗噗，竟然出錯(cuò)了革屠。凿试。
其原因就如上述所說(shuō)，發(fā)生了重排序?qū)е碌腻e(cuò)誤發(fā)生似芝，當(dāng)然那婉，這個(gè)錯(cuò)誤不一定經(jīng)常發(fā)生。所有這時(shí)應(yīng)該想的是怎么防止重排序党瓮。
于是有人就想到了java中的volatile關(guān)鍵字來(lái)禁止代碼的重排序详炬，當(dāng)然它還有保證可見(jiàn)性的功能，但不能和synchronized一樣還能保證原子性寞奸。
加了volatile關(guān)鍵字后呛谜，這樣才算真的線程安全，具體代碼如下
public class Demo {
private volatile static Demo h = null;
private Demo(){
}
public static Demo getInstance(){
if(h == null){
synchronized (new Object()) {
h = new Demo();
}
}
return h;
}
}
4颂砸、靜態(tài)內(nèi)部類
靜態(tài)內(nèi)部類就是在該類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類蠢壹，內(nèi)部類里來(lái)實(shí)現(xiàn)該類的實(shí)例化牵舱，具體代碼如下
public class Demo {
private volatile static Demo h = null;
private Demo(){
}
public static Demo getInstance(){
return InnerDemo.h;
}
//內(nèi)部類
private static class InnerDemo{
private final static Demo h = new Demo();
}
}
內(nèi)部類的原理是利用了類加載器classloader機(jī)制來(lái)保證初始化h時(shí)只有一個(gè)線程，這樣也就保證了線程的安全性 聚凹。同時(shí)也不像餓汗式一樣割坠，一進(jìn)入該類就觸發(fā)實(shí)例初始化。內(nèi)部類雖然是static妒牙，但只有在return InnerDemo.h時(shí)才會(huì)觸發(fā)該內(nèi)部類的加載彼哼，也是懶加載的一種。
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