java设计模式——单例模式(一)
一. 定义与类型
定义:保证一个类仅有一个实例,并提供一个全局访问点
类型:创建型
二. 适用场景
想确保任何情况下都绝对只用一个实例
三. 优缺点
优点:
在内存里只有一个实例,减少了内存开销
可以避免对资源的多重占用
设置全局访问点,严格控制访问
缺点:
没有接口,扩展困难
四. 重点
私有构造器
线程安全
延迟加载
序列化和反序列化安全
反射
实用技能:反编译,内存原理,多线程Debug
五. 相关设计模式
单例模式和工厂模式
单例模式和享元模式
六. Coding
懒汉式:
/**
* @program: designModel
* @description: 懒汉单例,懒汉式注重的就是延迟加载,当在使用到这个实例的时候才会初始化
* @author: YuKai Fan
* @create: 2018-12-04 14:04
**/
public class LazySingleton {
private static LazySingleton lazySingleton = null;
private LazySingleton() { }
//如果只有这种方法,是线程不安全的。
//在多线程环境下,使用这个方法,会有概率的产生不止一个实例的情况,虽然最后返回的还是同样的独享
/*public static LazySingleton getInstance() {
if (lazySingleton == null) {
lazySingleton = new LazySingleton();
}
return lazySingleton;
}*/ //在方法上加锁,让这个方法每次只能有一个线程访问
/*public synchronized static LazySingleton getInstance() {
if (lazySingleton == null) {
lazySingleton = new LazySingleton();
}
return lazySingleton;
}*/ //在代码块上加锁,让这个方法每次只能有一个线程访问,这样只会产生一个实例
//这种方式,锁的是class类,存在加锁和解锁的开销,对性能有一定影响
public static LazySingleton getInstance() {
synchronized(LazySingleton.class) {
if (lazySingleton == null) {
lazySingleton = new LazySingleton();
}
}
return lazySingleton;
}
}
如上方代码注释所说,懒汉式的注重点是延时加载,但是在性能和安全方面都所有影响,所以引出下面的双重检查模式
/**
* @program: designModel
* @description: 懒汉式双重检查。既符合延迟加载,也保证了安全性能
* @author: YuKai Fan
* @create: 2018-12-04 14:35
**/
public class LazyDoubleCheckSingleton {
//volatile关键字,使用解决了程序的重排序问题,即使在多线程的情况下,实例变量始终是最新的状态
//使用这种方法是不让下面的2,3发生重排序
private volatile static LazyDoubleCheckSingleton lazyDoubleCheckSingleton = null;
private LazyDoubleCheckSingleton() { }
public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance() {
if (lazyDoubleCheckSingleton == null) {
synchronized (LazyDoubleCheckSingleton.class) {
if (lazyDoubleCheckSingleton == null) {
//1.分配内存给这个对象
//2.初始化对象
//3.设置LazyDoubleCheckSingleton 只向刚分配的内存地址
//其中2和3的顺序可能会被颠倒,倒置,判断为null的时候,已经初始化对象,此时并不为空
//intra-thread semantics 不会改变单线程程序的重排序
lazyDoubleCheckSingleton = new LazyDoubleCheckSingleton();
}
}
}
return lazyDoubleCheckSingleton;
}
}
双重检查,顾名思义是对实例的是否创建做了两层的判断,例如,当thread0,进入getInstance(),此时lazyDoubleCheckSingleton==null,两层的判断都会过,当刚刚走到new LazyDoubleCheckSingleton()时,thread1进入方法时,第一次判断其实lazyDoubleCheckSingleton还是为null,所以会通过,但是由于后面代码加锁,所以无法进入,当thread0执行玩方法时,释放锁,让thread1拿到,在进行判断,此时lazyDoubleCheckSingleton != null,就会直接退出,这样保证了在多线程环境下,始终只有一个实例。
刚开始的时候,我一直认为这样多此一举,为什么要在加锁的外面在判断一次。后来思考明白了,thread0,thread1的执行顺序,以及执行方法的时机在真正的环境下其实是不知道的,由操作系统来决定的。所以有可能是在thread0已经拿到实例的时候,此时thread1才进入方法,这时候这个判断就会不成立,也就不会在获取锁和释放锁,也就提高了程序的性能。
从上面的代码注释可知,这种方式存在重排序的问题,上面解决重排序的问题是使用volatile关键字,来防止重排序,还有一种方式是可以重排序,但是thread1,不会看到。
/**
* @program: designModel
* @description: 使用静态内部类来防止多线程环境下对DoubleCheck的懒汉式单例模式的判断实例问题,同时也允许重排序
* @author: YuKai Fan
* @create: 2018-12-04 16:35
**/
public class StaticInnerClassSingleton {
//使用静态内部类,是基于class对象的初始化锁的延迟加载方式,在线程0执行方法时会去实例,即使发生重排序,线程1也会被锁在初始化阶段
private static class InnerClass{
private static StaticInnerClassSingleton staticInnerClassSingleton = new StaticInnerClassSingleton();
}
public static StaticInnerClassSingleton getInstance() {
return InnerClass.staticInnerClassSingleton;
}
private StaticInnerClassSingleton() { }
}
饿汉式:
这是一个很简单的单例模式的方式,它与懒汉式的最大的区别就是延时加载。饿汉式单例模式是在程序加载的时候,就创建实例,但是如果不用该实例,就会占用资源
/**
* @program: designModel
* @description: 饿汉式,与懒汉式最大的区别,就是延时加载,但是饿汉式如果不用该实例,会占用资源
* @author: YuKai Fan
* @create: 2018-12-04 16:57
**/
public class HungrySingleton implements Serializable {
private final static HungrySingleton hungrySingleton; static {
hungrySingleton = new HungrySingleton();
}
private HungrySingleton() { }
public static HungrySingleton getInstance() {
return hungrySingleton;
} private Object readResolve() {
return hungrySingleton;
}
}
单线程的执行顺序
多线程的执行顺序
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