java中实现单例模式的几种方式,简单易懂
2016-08-14 09:39
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一、饿汉式单例类
特点:饿汉式提前实例化,没有懒汉式中多线程问题,但不管我们是不是调用getInstance()都会存在一个实例在内存中
二、内部类式单例类
特点:内部类式中,实现了延迟加载,只有我们调用了getInstance(),才会创建唯一的实例到内存中.并且也解决了懒汉式中多线程的问题.解决的方式是利用了Classloader的特性.
三、懒汉式单例类
特点:在懒汉式中,有线程A和B,当线程A运行到第8行时,跳到线程B,当B也运行到8行时,两个线程的instance都为空,这样就会生成两个实例。解决的办法是同步:
可以同步但是效率不高:
这样写程序不会出错,因为整个getInstance是一个整体的"critical section",但就是效率很不好,因为我们的目的其实只是在第一个初始化instance的时候需要locking(加锁),而后面取用instance的时候,根本不需要线程同步。
于是聪明的人们想出了下面的做法:
双检锁写法:
public class Singleton{
private static Singleton single; //声明静态的单例对象的变量
private Singleton(){} //私有构造方法
public static Singleton getSingle(){ //外部通过此方法可以获取对象
if(single == null){
synchronized (Singleton.class) { //保证了同一时间只能只能有一个对象访问此同步块
if(single == null){
single = new Singleton();
}
}
}
return single; //返回创建好的对象
}
}
思路很简单,就是我们只需要同步(synchronize)初始化instance的那部分代码从而使代码既正确又很有效率。
这就是所谓的“双检锁”机制(顾名思义)。
很可惜,这样的写法在很多平台和优化编译器上是错误的。
原因在于:instance = new Singleton()这行代码在不同编译器上的行为是无法预知的。一个优化编译器可以合法地如下实现instance = new Singleton():
1. instance = 给新的实体分配内存
2. 调用Singleton的构造函数来初始化instance的成员变量
现在想象一下有线程A和B在调用getInstance,线程A先进入,在执行到步骤1的时候被踢出了cpu。然后线程B进入,B看到的是instance 已经不是null了(内存已经分配),于是它开始放心地使用instance,但这个是错误的,因为在这一时刻,instance的成员变量还都是缺省值,A还没有来得及执行步骤2来完成instance的初始化。
当然编译器也可以这样实现:
1. temp = 分配内存
2. 调用temp的构造函数
3. instance = temp
如果编译器的行为是这样的话我们似乎就没有问题了,但事实却不是那么简单,因为我们无法知道某个编译器具体是怎么做的,因为在Java的memory model里对这个问题没有定义。
双检锁对于基础类型(比如int)适用。很显然吧,因为基础类型没有调用构造函数这一步。
public class Singleton { private Singleton(){ } private static Singleton instance = new Singleton(); private static Singleton getInstance(){ return instance; } }
特点:饿汉式提前实例化,没有懒汉式中多线程问题,但不管我们是不是调用getInstance()都会存在一个实例在内存中
二、内部类式单例类
public class Singleton { private Singleton(){ } private class SingletonHoledr(){ private static Singleton instance = new Singleton(); } private static Singleton getInstance(){ return SingletonHoledr.instance; } }
特点:内部类式中,实现了延迟加载,只有我们调用了getInstance(),才会创建唯一的实例到内存中.并且也解决了懒汉式中多线程的问题.解决的方式是利用了Classloader的特性.
三、懒汉式单例类
public class Singleton { private Singleton(){ } private static Singleton instance; public static Singleton getInstance(){ if(instance == null){ return instance = new Singleton(); }else{ return instance; } } }
特点:在懒汉式中,有线程A和B,当线程A运行到第8行时,跳到线程B,当B也运行到8行时,两个线程的instance都为空,这样就会生成两个实例。解决的办法是同步:
可以同步但是效率不高:
public class Singleton { private Singleton(){ } private static Singleton instance; public static synchronized Singleton getInstance(){ if(instance == null){ return instance = new Singleton(); }else{ return instance; } } }
这样写程序不会出错,因为整个getInstance是一个整体的"critical section",但就是效率很不好,因为我们的目的其实只是在第一个初始化instance的时候需要locking(加锁),而后面取用instance的时候,根本不需要线程同步。
于是聪明的人们想出了下面的做法:
双检锁写法:
public class Singleton{
private static Singleton single; //声明静态的单例对象的变量
private Singleton(){} //私有构造方法
public static Singleton getSingle(){ //外部通过此方法可以获取对象
if(single == null){
synchronized (Singleton.class) { //保证了同一时间只能只能有一个对象访问此同步块
if(single == null){
single = new Singleton();
}
}
}
return single; //返回创建好的对象
}
}
思路很简单,就是我们只需要同步(synchronize)初始化instance的那部分代码从而使代码既正确又很有效率。
这就是所谓的“双检锁”机制(顾名思义)。
很可惜,这样的写法在很多平台和优化编译器上是错误的。
原因在于:instance = new Singleton()这行代码在不同编译器上的行为是无法预知的。一个优化编译器可以合法地如下实现instance = new Singleton():
1. instance = 给新的实体分配内存
2. 调用Singleton的构造函数来初始化instance的成员变量
现在想象一下有线程A和B在调用getInstance,线程A先进入,在执行到步骤1的时候被踢出了cpu。然后线程B进入,B看到的是instance 已经不是null了(内存已经分配),于是它开始放心地使用instance,但这个是错误的,因为在这一时刻,instance的成员变量还都是缺省值,A还没有来得及执行步骤2来完成instance的初始化。
当然编译器也可以这样实现:
1. temp = 分配内存
2. 调用temp的构造函数
3. instance = temp
如果编译器的行为是这样的话我们似乎就没有问题了,但事实却不是那么简单,因为我们无法知道某个编译器具体是怎么做的,因为在Java的memory model里对这个问题没有定义。
双检锁对于基础类型(比如int)适用。很显然吧,因为基础类型没有调用构造函数这一步。
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