手撕单例模式

柔光的暖阳◎ 2021-09-21 05:22 394阅读 0赞

### 一、单例模式的关键点 ###

*  构造方法不对外开放,为private
 *  确保单例类只有一个对象,尤其是多线程模式下
 *  通过静态方法或枚举返回单例对象
 *  确保单例类在反序列化是不会重新创建新的对象

### 二、单例模式的实现方式 ###

**1.饿汉式(线程安全，调用效率高，但是不能延时加载)**

public class ImageLoader{   
    	private static ImageLoader load = new ImageLoader();
    	private ImageLoad() { }
    	public static ImageLoader getInstance() { 
    		return load;
    	}
    
    }

一上来就把单例对象创建出来了，要用的时候直接返回即可，这种可以说是单例模式中最简单的一种实现方式。但是问题也比较明显。单例在还没有使用到的时候，初始化就已经完成了。也就是说，如果程序从头到位都没用使用这个单例的话，单例的对象还是会创建。这就造成了不必要的资源浪费。所以不推荐这种实现方式。

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**2.懒汉式(线程安全-synchronized，调用效率不高，但是能延时加载)：**

public class LazySingleDemo { 
    
    	private static LazySingleDemo lazy;
    	private LazySingleDemo(){ }
    	public static synchronized LazySingleDemo getInstance(){ 
    		if (lazy == null) { 
    			lazy = new LazySingleDemo();
    		}
    		return lazy;
    	}
    
    }

getInstance 添加了synchronized 关键字，**也就是说 getInstance 是一个同步方法，这就是懒汉式在多线程中保持唯一性的方式**。懒汉式存在的问题是,即是instance已经被创建,每次调用getInstance方法还是会同步,这样就会浪费一些不必要的资源。

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**3.双重锁机制DCL，本质也是一种懒汉模式，相比第 2 种实现方式将会有较大的性能提升。**

public class DclDemo { 
    
    	private static volatile DclDemo dcl;
    	private DclDemo() { }
    	public static DclDemo getInstance() { 
    		if (dcl == null) { 
    			synchronized(DclDemo.class) { 
    				if (dcl == null) { 
    					dcl = new DclDemo();
    				}
    			}
    		}
    		return dcl;		
    	}
    
    }

就算在单例类被实例化时有多个线程同时**通过了第一个 if (instance == null) 的判断**，但同一时间只有一个线程获得锁后进入临界区。通过第一个判断的**每个线程会依次获得锁进入临界区**，所以**进入临界区后还要再判断一次单例类是否已被其它线程实例化**，以避免多次实例化。**由于双重加锁实现仅在实例化单例类时需要加锁，所以相较于第 2 种实现方式会带来性能上的提升**。另外需要注意的是双重加锁要对 dcl 域加上 volatile 修饰符。由于 synchronized 并不是对 dcl 实例进行加锁（因为现在还并没有实例），所以线程修改 dcl 的值后，应该将修改后的 instance 立即写入主存（main memory），而不是暂时存在寄存器或者高速缓冲区（caches）中，以保证新的值对其它线程可见。

补充：选锁可以锁住任何一个对象，要进入临界区必须获得这个对象的锁。由于并不知道其它对象的锁的用途，所以这里最好的方式是**对 Singleton.class 加类锁**。

**不使用volatile修饰单例，由于java处理器允许乱序执行,偶尔会失败：**

由于 new 操作不是一个原子操作，实际执行的时候需要以下几个步骤：

*  memory＝allocate（）；
 *  ctorInstance（memory）； //对象初始化
 *  instance＝memory； //设置instance指向刚被分配的内存；

**由于指令重排的原因，当对象初始化刚刚完成一部分的时候，另一个线程获得锁，发现对象不为null，则直接返回未完全初始化的对象，此时就会发生错误，所以需要引入volatile 修饰符。**

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**4.静态内部类实现模式（线程安全，调用效率高，可以延时加载）**

public class StaticSingle { 
    		
    	private static class StaticSingleInstance{ 
    		private static final StaticSingle staticSingleInstace = new StaticSingle ();
    	}
    
    	private StaticSingle() { }
    
    	public StaticSingle getInstance() { 
    		return StaticSingleInstance.staticSingleInstace;
    	}
    	
    }

当第一次加载Singleton类时并不会初始化SINGLRTON,只有第一次调用getInstance方法的时候才会初始化SINGLETON

第一次调用getInstance 方法的时候虚拟机才会加载SingletonHoder类,这种方式不仅能够保证线程安全,也能够保证对象的唯一,

还延迟了单例的实例化,所有推荐使用这种方式

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