浅析Java单例设计模式(自写demo)
作者:海深不见鲸
单例模式特点
1、构造器私有
2、在一个Java应用程序中,可保证只有一个实例对象
3、只提供一个供外界调用的getInstance()方法
单例模式优点
1、减少某些对象的频繁创建,降低系统开销和内存占用
2、外部调用不使用new关键字,降低系统内存的使用频率
3、对于特殊的类,在系统中只能存在一个实例,否则系统无法正常运行,比如Controller
实现方式
这里简单介绍两种实现方式
饿汉式(线程安全)
/** * @author: xuzhilei6656 * @create: 2021-12-12 12:07 * @description: 单例模式(饿汉式) **/ public class Singleton { //创建实例 private static Singleton instance = new Singleton(); //私有构造器 private Singleton(){ } //获取实例的静态方法 public static Singleton getInstance(){ return instance; } }
实例对象在类被加载的时候就已经完成初始化,外界调用拿到的都是这个唯一的实例对象
懒汉式
/** * @author: xuzhilei6656 * @create: 2021-12-12 12:22 * @description: 单例模式(懒汉式) **/ public class Singleton { //声明一个变量 private static Singleton instance; //私有构造器 private Singleton(){ } //获取实例的静态方法 public static Singleton getInstance(){ //如果是首次调用,实例对象还没有被创建,就需要创建,否则都是返回已经创建过的那个对象 if (instance == null){ instance = new Singleton(); } return instance; } }
对比饿汉式可见,实例对象在类被加载的时候并没有进行创建,在首次调用的时候才被创建,以后再被调用,返回的也是那个唯一的实例对象。
在多线程情况下,这种写法存在线程安全问题,比如:线程A在执行完if判断条件后进入阻塞状态,此时并没有进行对象创建,此时线程B来了,在执行完if条件后直接进行对象创建,等线程A恢复运行状态后也会进行对象创建,这个时候就不符合单例模式了,即出现了线程不安全的问题。
解决方案:在获取实例的静态方法上加synchronized关键字,即加锁
/** * @author: xuzhilei6656 * @create: 2021-12-12 12:22 * @description: 单例模式(懒汉式) **/ public class Singleton { //声明一个变量 private static Singleton instance; //私有构造器 private Singleton(){ } //获取实例的静态方法 public static synchronized Singleton getInstance(){ //如果是首次调用,实例对象还没有被创建,就需要创建,否则都是返回已经创建过的那个对象 if (instance == null){ instance = new Singleton(); } return instance; } }
简单粗暴,可达到我们的目的,但是每次获取实例对象都要有加锁操作,影响系统性能。
改进后的方案:双重检查
/** * @author: xuzhilei6656 * @create: 2021-12-12 12:22 * @description: 单例模式(懒汉式) **/ public class Singleton { //声明一个变量 private static Singleton instance; //私有构造器 private Singleton(){ } //获取实例的静态方法 public static synchronized Singleton getInstance(){ //第一次检查 if (instance == null){ //获取锁 synchronized (Singleton.class){ //第二次检查 if (instance==null){ //两次检查都确定没有已存在的实例对象,这才进行对象的创建操作 instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
这样不必每次获取实例对象的时候都进行加锁操作,只有在第一次创建对象的时候才进行加锁操作,提高了系统性能。
但是,即使这样有可能会出现。因为 instance = new Singleton()这行代码在JVM中是两个操作,赋值和初始化实例,但JVM并不保证这两个操作的顺序,有可能JVM给新对象分配了空间,直接赋值给instance变量,然后才去做初始化实例操作。比如下面这种情况
1,A,B两个线程都进入第一个if条件
2,A线程先抢到锁进入到synchronized代码块,执行了instance = new Singleton()这行代码,然后释放锁,此时有可能JVM只给实例对象分配了空白的内存空间,并没有执行初始化操作
3,B线程抢到锁,进入到synchronized代码块,第二次判断的时候发现instance不是null,直接返回使用却发现得到的对象还没有被初始化,于是出现了问题。
再次改进:使用volatile关键字修饰声明的成员变量instance
/** * @author: xuzhilei6656 * @create: 2021-12-12 12:22 * @description: 单例模式(懒汉式) **/ public class Singleton { //声明变量,被volatile修饰 private volatile static Singleton instance; //私有构造器 private Singleton(){ } //获取实例的静态方法 public static synchronized Singleton getInstance(){ //第一次检查 if (instance == null){ //获取锁 synchronized (Singleton.class){ //第二次检查 if (instance==null){ //两次检查都确定没有已存在的实例对象,这才进行对象的创建操作 instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
volatile关键字作用:通过volatile修饰的变量,不会被线程本地缓存,所有线程对该对象的读写都会第一时间同步到主内存,从而保证多个线程间该对象的准确性。
这个写法已经比较完美了,既能保证安全的创建出唯一实例,又不会对系统性能有太大影响。
不过,还有更优的写法:静态内部类实现
/** * @author: xuzhilei6656 * @create: 2021-12-12 15:17 * @description: 单例模式 **/ public class Singleton { //私有构造器 private Singleton() { } //静态内部类声明实例 private static class SingletonFactory{ private static Singleton instance = new Singleton(); } //获取实例的静态方法 public static Singleton getInstance(){ return SingletonFactory.instance; } }
使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance()方法的时候,JVM能够保证创建出唯一的实例对象,并且这个实例对象是已经被初始化完成的,就解决了上面的线程安全问题
最后一种实现单例的写法也很完美,代码最简洁
通过枚举
/** * @author: xuzhilei6656 * @create: 2021-12-12 15:33 * @description: 单例模式 **/ public enum Singleton { //代表一个Singleton实例 INSTANCE; }
通过枚举来实现单实例代码更加简洁,而且JVM从根本上保证实例对象的唯一性,是更简洁、高效、安全的实现单例的方式
以上就是浅析Java单例设计模式(自写demo)的详细内容,更多关于Java单例模式的资料请关注脚本之家其它相关文章!