摘要：常規(guī)設(shè)計(jì)模式之單例模式
前言
設(shè)計(jì)模式作為我們開(kāi)發(fā)人員必不可少的編程思想，我們有必要好好的去學(xué)習(xí)虚青、理解和掌握它呀。今天開(kāi)始我會(huì)整理自己所有學(xué)習(xí)過(guò)和沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)的設(shè)計(jì)模式纵穿，希望大家一起多多交流。
這一章主要介紹我們常用的單例模式奢人，它解決了我們需要反復(fù)獲取那些占用較大資源和開(kāi)銷(xiāo)的對(duì)象的問(wèn)題。并且單例出來(lái)的對(duì)象往往持有我們需要的一些狀態(tài)供我們使用何乎。
單例分類(lèi)
1. 餓漢式
餓漢式單例模式是基于classloder機(jī)制避免了多線程的同步問(wèn)題。但是支救，instance在類(lèi)裝載時(shí)就會(huì)實(shí)例化，這時(shí)候初始化instance是沒(méi)有達(dá)到lazy loading的效果的各墨。
public final class HungrySingleton {
/* 還有一種方式是在靜態(tài)代碼塊中進(jìn)行demo的初始化，但是在
多線程操作時(shí)欲主，會(huì)出現(xiàn)空引用問(wèn)題。
*/
private static final HungrySingleton demo = new HungrySingleton();
private HungrySingleton(){}
public static HungrySingleton getInstance(){
return demo;
}
}
2. 懶漢式
- 線程不安全的懶漢式扁瓢，實(shí)例化方法在多線程訪問(wèn)時(shí)可能出現(xiàn)多實(shí)例详恼，測(cè)試時(shí)出現(xiàn)多實(shí)例的概率雖然小昧互，但是線程不安全
public final class LazyLoadingUnSafety {
private static LazyLoadingUnSafety lazyLoading;
private LazyLoadingUnSafety(){}
public static LazyLoadingUnSafety getInstance(){
if (lazyLoading == null){
lazyLoading = new LazyLoadingUnSafety();
}
return lazyLoading;
}
}
- 線程安全的懶漢式
public final class LazyLoadingSafe {
private static LazyLoadingSafe lazyLoading;
private LazyLoadingSafe(){
// 避免通過(guò)反射進(jìn)行實(shí)例的初始化
if (lazyLoading == null) {
lazyLoading = this;
} else {
throw new IllegalStateException("Already initialized.");
}
}
/**
* 通過(guò)synchronized 關(guān)鍵字進(jìn)行實(shí)例化方法的線程安全
* @return LazyLoadingSafe 返回的單實(shí)例
*/
public static synchronized LazyLoadingSafe getInstance(){
if (lazyLoading == null){
lazyLoading = new LazyLoadingSafe();
}
return lazyLoading;
}
}
3. 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)
利用了classloder的機(jī)制來(lái)保證初始化instance時(shí)只有一個(gè)線程挽铁，虛擬機(jī)會(huì)保證一個(gè)類(lèi)的類(lèi)構(gòu)造器clinit()在多線程環(huán)境中被正確的加鎖叽掘、同步，如果多個(gè)線程同時(shí)去初始化一個(gè)類(lèi)玖雁，那么只會(huì)有一個(gè)線程去執(zhí)行這個(gè)類(lèi)的類(lèi)構(gòu)造器clinit()，其他線程都需要阻塞等待赫冬，直到活動(dòng)線程執(zhí)行clinit()方法完畢。
public final class InnerClassSingleton {
private InnerClassSingleton(){}
public static InnerClassSingleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
private static class SingletonHolder {
public static final InnerClassSingleton instance = new InnerClassSingleton();
}
}
4. 枚舉單例
枚舉形式單例劲厌，解決多線程和能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象的單例模式, 此方式是線程安全的，但是添加其他方法就需要開(kāi)發(fā)者去自己保證方法的線程安全补鼻。
public class EnumSingleton {
private int tickets = 1000;
private EnumSingleton(){}
public static EnumSingleton getInstance(){
return Singleton.SINGLETON.getInstance();
}
// 線程不安全
public int getTickets(){
return tickets++;
}
enum Singleton {
SINGLETON;
private EnumSingleton enumSingleton;
Singleton() {
this.enumSingleton = new EnumSingleton();
}
private EnumSingleton getInstance(){
return this.enumSingleton;
}
}
5. 雙重檢索單例
通過(guò)在實(shí)例化方法中增加鎖進(jìn)行線程安全保護(hù)，而實(shí)例變量singleton需要通過(guò)volatile關(guān)鍵字防止實(shí)例化方法在執(zhí)行時(shí)進(jìn)行指令重排出現(xiàn)線程安全問(wèn)題风范。
public final class DoubleLockSingleton {
// 不使用volatile 可能發(fā)生指令重排導(dǎo)致socket沒(méi)有被初始化完畢報(bào)空指針異常
private static volatile DoubleLockSingleton singleton;
private Socket socket;
private DoubleLockSingleton(){
// 此處阻止通過(guò)反射實(shí)例化實(shí)例
if (singleton != null) {
throw new IllegalStateException("Already initialized.");
}
this.socket = new Socket();
}
public static DoubleLockSingleton getInstance(){
// 避免每次進(jìn)入都需要進(jìn)入同步代碼塊，提高效率
if (singleton == null){
synchronized(DoubleLockSingleton.class){
if (singleton == null) {
singleton = new DoubleLockSingleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
6. CAS 線程安全單例
最新學(xué)習(xí)的單例實(shí)現(xiàn)方式乌企，主要通過(guò)java提供的cas機(jī)制保證去實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候?yàn)樽钚聦?duì)象成玫。
public class CASSingleton {
private static final AtomicReference<CASSingleton> INSTANCE = new AtomicReference<>();
public CASSingleton() {
}
public static final CASSingleton getInstance() {
for (;;) {
CASSingleton currentInstance = INSTANCE.get();
if (currentInstance != null) {
return currentInstance;
}
currentInstance = new CASSingleton();
if (INSTANCE.compareAndSet(null, currentInstance)) {
return currentInstance;
}
}
}
總結(jié)
單例模式在我們?nèi)粘ｉ_(kāi)發(fā)代碼中會(huì)大量使用，即使沒(méi)有自己經(jīng)常去創(chuàng)建單例哭当，但在我們所使用的各種框架中被大量，比如spring等钦勘。這種模式值得我們好好去總結(jié)與學(xué)習(xí)。
還看到一篇文章使用ThreadLocal進(jìn)行單例模式的設(shè)計(jì)彻采，但是在我目前的知識(shí)體系中腐缤，ThreadLocal為每個(gè)線程提供變量的一個(gè)副本肛响，也就是我們存到ThreadLocal中的對(duì)象會(huì)以副本的形式被每個(gè)線程使用，最終的測(cè)試結(jié)果是不同線程使用的對(duì)象是不一致的特笋，我個(gè)人認(rèn)為這種單例she設(shè)計(jì)不太合理，各位大佬可以提提意見(jiàn)。
public class ThreadLocalSingleton {
private static final ThreadLocal<ThreadLocalSingleton> local = ThreadLocal.withInitial(() -> new ThreadLocalSingleton());
private ThreadLocalSingleton(){
}
public static ThreadLocalSingleton getInstance(){
return local.get();
}
}
Github地址：詳細(xì)代碼可以參考我的GitHub虎囚，謝謝大佬指正
