單例模式(詳解跋理,面試問題)

單例模式(從放棄到入門)

@(設(shè)計模式)

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類圖

1.png

簡介

單例模式,可以說是設(shè)計模式中最簡單的模式之一了前普,因為它不是用來解耦合用的,而是為了讓整個系統(tǒng)有且只有一個這樣的對象。為什么要只有一個呢贱纠??如果有些對象對象非常大谆焊,我需要保證內(nèi)存中只存在一個浦夷;如果我希望做一些控制,只能由一個事例對象來控制劈狐,都會用到單例模式。

接下來我們就由淺入深的來探索單例模式的寫法:

  1. 餓漢式
  2. 飽漢式
  3. 線程安全
  4. 雙重檢查加鎖
  5. 靜態(tài)內(nèi)部類
  6. 枚舉單例

問題

首先我們需要來考慮2件事情莲兢,既然單例模式需要保證系統(tǒng)中最多只有一個這樣的對象事例续膳,那么我怎么才能確保只能有一個實例呢?遣耍?

  1. 構(gòu)造方法:如果構(gòu)造方法是 public炮车,那么任何類都可以 new 我的對象,不能保證單例纪隙,所以單例模式構(gòu)造方法一定是 private的
  2. 如果構(gòu)造方法是 private的扛或,那么我怎么 new對象呢?說明我只能在我自己的類中悲伶,先new出自己住涉,然后提供給外部。
  3. 由于系統(tǒng)只有一個單例對象花沉,那么線程同步是一定需要的,怎么來做呢磷脯?

就是因為上面的第2步娩脾,我們就出現(xiàn)了很多單例模式的寫法,下面我們一一介紹:

餓漢式

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

也可以這樣寫

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    static{
        instance = new Singleton();
    }
    
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

client

Singleton s = Singleton.getInstance();

問題1

  1. 為什么 構(gòu)造方法是 private的? 因為上面提到的架曹,不能由其他類任意new單例模式的類
  2. 為什么 getInstance() 是 static方法闹瞧,因為用了 類名.來調(diào)用getInstance() 方法展辞。
  3. 為什么 instance 是 static的罗珍? 靜態(tài)方法可以訪問非靜態(tài)變量嗎?顯然不行覆旱,所以instance也是static的扣唱,而且靜態(tài)變量是不是只會被初始化一次(感覺3個問題都是java考試題一樣,哈哈哈T肷场)
  4. 上面的第二種使用到了靜態(tài)初始化塊,在Singleton第一次被使用的時候初始化正歼。

懶漢式

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance() {
        if(null == instance){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

問題2

與餓漢式的不同:不是一看到 instance 就初始化局义,飽漢要等到第一次使用的時候才初始化,不像餓漢一樣一見到 instance 就初始化萄唇,這也被稱為 懶加載另萤,如果系統(tǒng)中很多這樣的類,顯然是懶加載的時候效率更高

線程安全

如果對線程學(xué)得還行的同學(xué)就應(yīng)該知道勾缭,上面的飽漢式寫法其實不是那么的安全!俩由!雖然在 getInstance() 中有非空判斷幻梯,但是線程這個東西是由時間片控制的,如果一個線程剛剛非空判斷通過了碘梢,然后切換到下個線程煞躬,也執(zhí)行并通過非空判斷,并切換到上一個線程恩沛,其實兩個線程都會執(zhí)行new操作雷客,就不單例了!(雖然發(fā)生概率不高)但是我們?yōu)榱烁拥臏蚀_皱卓,我們來看看線程安全的版本怎么寫

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton(){}

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(null == instance){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

問題3

只是在 getInstance() 前添加了 synchronized 關(guān)鍵字部逮,保證同一時刻只能有一個線程執(zhí)行獲取到類鎖,并執(zhí)行創(chuàng)建實例代碼存炮,保證了只會創(chuàng)建一次蜈漓。同時也有了懶加載的特性。

但是但是享完, 由于是單例模式有额,如果將鎖直接鎖在 static 的方法上(相當(dāng)于類鎖彼绷,其他static方法也不能執(zhí)行)茴迁,那么效率是非常低的堕义,所以我們還有一定的改進。

雙重檢查加鎖

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (null == instance) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (null == instance) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

這個版本看出優(yōu)秀在哪里了嗎洒擦?

  1. 懶加載
  2. 確保線程安全
  3. 只有第一次創(chuàng)建類的時候可能發(fā)生阻塞怕膛,后面由于非空判斷都不會阻塞
  4. volatile是什么鬼?如果你關(guān)注線程安全的話就會了解掸茅,volatile是用來保證多個線程并發(fā)時舍扰,訪問的都是內(nèi)存中的同一個volatile對象希坚。

缺點

仍然可以通過反射等方式產(chǎn)生多個對象2蒙(其實我不懂,大家在后面評論之后我才知道 T . T)

問題4

  1. 為什么有兩次非空判斷聊疲?
    還是那個問題获洲,時間片這個東西是不穩(wěn)定的,由于線程切換最爬,有可能兩個線程同時都過掉第一層 非空判斷门岔,如果第二層不加,還是有可能調(diào)用2次new糠悯。

  2. 為什么是 synchronized (Singleton.class) 而不是 synchronized (this)
    有時java基本功试和,getInstance() 是 static 方法忘朝!static 方法static 方法溉箕!悦昵,所以可以用this嗎?

下面的內(nèi)容是發(fā)之后網(wǎng)友給我的回復(fù)寡痰,感覺自己又被秀了一臉棋凳,主要還是書看得不夠多,哈哈贞滨,做下面兩種方式單例的補充

靜態(tài)內(nèi)部類

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    public static class SingletonHolder {
        public static final Singleton instance = new Singleton();
    }
}

原理就是說拍棕,靜態(tài)內(nèi)部類會在第一次被使用的時候被初始化绰播,并且也只會被初始化一次,所以也包含懶加載線程安全的特性链蕊。

枚舉單例

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

What the fuck? 就3行谬泌,好吧,我也是剛剛學(xué)的奏属,解釋一下原理潮峦,枚舉類型也是在第一次被使用的時候初始化勇婴,并且默認構(gòu)造函數(shù)是private修飾耕渴,而且線程安全齿兔。

序列化問題

傳統(tǒng)單例寫法,如果實現(xiàn)了序列化接口添诉,他們就不能再保持單例医寿,因為readObject() 方法每次會返回新的對象,所以你需要重寫這個方法:

private Object readResolve(){
    return INSTANCE;
}

參考文章:

http://blog.csdn.net/u014044853/article/details/52460735
http://www.importnew.com/6461.html

總結(jié)

還總個啥须眷,反正就是感覺自己看書太少沟突,被秀了惠拭,以后再看點高階的書唄!《Effictive Java》I am coming求橄!

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