转载：java基础之单例
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序列化和反序列化：https://blog.csdn.net/cselmu9/article/details/51366946
1、单例模式
特点：
1）单例类只能有一个实例。
2）单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3）单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
实现要素：1）私有静态属性 2）私有构造方法 3）公有静态工厂方法
2、单例实现
2.1懒汉式
懒加载模式(使用时才实例化)。
public class SingletonTest {
/**
* 懒汉式,非线程安全
* @param args
*/
private static SingletonTest singletonTest=null;//私有静态属性
private SingletonTest(){}//私有构造方法
public static SingletonTest getInstance(){//公有静态方法
if(singletonTest==null){
singletonTest=new SingletonTest();
}
return singletonTest;
}
}
存在问题：
1）通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论，姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。
2）线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例。
测试代码：
public class SingletonTest {
/**
* 懒汉式,非线程安全
* @param args
*/
private static SingletonTest singletonTest=null;//私有静态属性
private SingletonTest(){}//私有构造方法
public static SingletonTest getInstance(){//公有静态方法
if(singletonTest==null){
singletonTest=new SingletonTest();
}
return singletonTest;
}
public static void main(String[] args){//多线程测试
ExecutorService executor=Executors.newFixedThreadPool(10);
for(int i=0;i<5;i++){
executor.execute(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println(SingletonTest.getInstance().hashCode());
}
}
);
}
}
}
测试结果
1711790973
1711790973
1711790973
1711790973
1711790973
测试结果并未显示创建了多个实例对象，关于懒汉式非线程安全是否正确？
1）网上有增加sleep方法验证其非线程安全：
增加方法一：
public class SingletonTest {
/**
* 懒汉式,非线程安全
* @param args
*/
private static SingletonTest singletonTest=null;//私有静态属性
private SingletonTest(){}//私有构造方法
public static SingletonTest getInstance(){//公有静态方法
if(singletonTest==null){
try {
Thread.sleep(100);
singletonTest=new SingletonTest();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return singletonTest;
}
public static void main(String[] args){//多线程测试
ExecutorService executor=Executors.newFixedThreadPool(20);
for(int i=0;i<10;i++){
executor.execute(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println(SingletonTest.getInstance().hashCode());
}
}
);
}
}
}
这种情况下，多线程进入阻塞状态，自然会导致创建多个实例(但生产中应该不会这么处理)，个人觉得不能验证其线程安全问题。运行结果如下：
2006466913
425058492
753697950
1427465122
1542895644
1582065822
1786107484
925527685
1716687590
1866484817
增加方法二：
public class SingletonTest {
/**
* 懒汉式,非线程安全
* @param args
*/
private static SingletonTest singletonTest=null;//私有静态属性
private SingletonTest(){}//私有构造方法
public static SingletonTest getInstance(){//公有静态方法
if(singletonTest==null){
singletonTest=new SingletonTest();
}
return singletonTest;
}
public static void main(String[] args){//多线程测试
ExecutorService executor=Executors.newFixedThreadPool(200);
for(int i=0;i<1000;i++){//线程数10000
executor.execute(
new Runnable(){
public void run(){
try {
Thread.sleep(300);//增加sleep方法
System.out.println(SingletonTest.getInstance().hashCode());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
);
}
}
}
这种情况下，和生产环境接近(获取对象前进行其他处理，但如果非sleep方式，而是普通的处理会是什么情况)。运行结果如下：
1183896518
1183896518
1183896518
1183896518
1183896518
1183896518
1183896518
1183896518
1324694881
1183896518
1324694881
1939292200
出现了创建多个实例现象。
2）但为什么在没有sleep方法情况下，并未出现创建多个实例问题？
分析1：可能是线程太少，能够处理的过来。为验证，增加线程数为1000和10000。
public class SingletonTest {
/**
* 懒汉式,非线程安全
* @param args
*/
private static SingletonTest singletonTest=null;//私有静态属性
private SingletonTest(){}//私有构造方法
public static SingletonTest getInstance(){//公有静态方法
if(singletonTest==null){
singletonTest=new SingletonTest();
}
return singletonTest;
}
public static void main(String[] args){//多线程测试
ExecutorService executor=Executors.newFixedThreadPool(2000);
for(int i=0;i<10000;i++){//线程数10000
executor.execute(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println(SingletonTest.getInstance().hashCode());
}
}
);
}
}
}
执行结果：
1181470557
1181470557
1181470557
1181470557
1181470557
线程数为10000也没有创建多个对象。
结论：待进一步了解。注意：executor并不是一个线程在跑。可能需要放到服务器处理。
2.2饿汉式
类加载时实例化，天生线程安全。
public class SingletonTest {
/**
* 饿汉式(天生线程安全，类加载时实例化）
* @param args
*/
private static final SingletonTest singletonTest=new SingletonTest();//私有静态final属性
private SingletonTest(){};
public static SingletonTest getInstance(){
return singletonTest;
}
public static void main(String[] args){//多线程测试
ExecutorService executor=Executors.newFixedThreadPool(20);
for(int i=0;i<100;i++){//线程数1000
executor.execute(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println(SingletonTest.getInstance().hashCode());
}
}
);
}
}
单例的实例被声明成 static 和 final 变量。缺点是：不是一种懒加载模式（lazy initialization）。在一些场景中无法使用，如Singleton 实例的创建是依赖参数或者配置文件的，在 getInstance() 之前必须调用某个方法设置参数给它，那样这种单例写法就无法使用了。
2.3懒汉式线程安全
public class SingletonTest {
/**
* 线程安全单例之synchronized
*/
private static SingletonTest singletonTest=null;
private SingletonTest(){};
public static synchronized SingletonTest getInstance(){
if(singletonTest==null){
singletonTest=new SingletonTest();
}
return singletonTest;
}
}
缺点：效率低。在任何时候只能有一个线程调用 getInstance() 方法。但是同步操作只需要在第一次调用时才被需要，即第一次创建单例实例对象时。
2.4懒汉式双重检验锁
基于2.3缺点，引出了2.4方式。线程安全。
public class SingletonTest {
/**
* 线程安全单例之双重校验
*/
private static volatile SingletonTest singletonTest=null;
public static SingletonTest getInstance(){
if(singletonTest==null){//
synchronized(SingletonTest.class){
if(singletonTest==null){//2
//原因:多个线程一起进入同步块中，如果不进行二次检验则可能创建多个实例
singletonTest=new SingletonTest();
}
}
}
return singletonTest;
}
public static void main(String[] args){//多线程测试
ExecutorService executor=Executors.newFixedThreadPool(20);
for(int i=0;i<100;i++){//线程数100
executor.execute(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println(SingletonTest.getInstance().hashCode());
}
}
);
}
}
}
双重检查锁，因为会有两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内。为什么在同步块内还要再检验一次？因为可能会有多个线程一起进入同步块外的 if，如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例了。
注意：volatile修饰符。主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。
- 给 instance 分配内存
- 调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
- 将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）
但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。
我们只需要将 instance 变量声明成 volatile 就可以了。volatile实现2个功能：实现可见性和禁止指令重排优化。
2.5静态内部类单例实现
线程安全。
public class SingletonTest {
/**
* 静态内部类方式(避免锁性能,又实现线程安全)
* 本质和饿汉式一样
* @param args
*/
private static class SingleClass{//私有静态内部类
private static final SingletonTest instance=new SingletonTest();//私有静态final属性
}
public static final SingletonTest getInstance(){//公有静态final方法
return SingleClass.instance;
}
public static void main(String[] args){//多线程测试
ExecutorService executor=Executors.newFixedThreadPool(20);
for(int i=0;i<100;i++){//线程数100
executor.execute(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println(SingletonTest.getInstance().hashCode());
}
}
);
}
}
2.6枚举Enum单例实现
public enum EasySingleton {
INTSTANCE;
public void otherMethods(){
System.out.println("Something");
}
public static void main(String[] args){
ExecutorService executor=Executors.newFixedThreadPool(20);
for(int i=0;i<100;i++){//线程数100
executor.execute(
new Runnable(){
public void run(){
System.out.println(EasySingleton.INTSTANCE.hashCode());
EasySingleton.INTSTANCE.otherMethods();//调用方法
}
}
);
}
}
}
优点：创建简单。
1）可以通过EasySingleton.INSTANCE来访问实例，这比调用getInstance()方法简单多了。
2）创建枚举默认就是线程安全的
3）防止反序列化导致重新创建新的对象。但是还是很少看到有人这样写，可能是因为不太熟悉吧。
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