淺析Java單例設計模式(自寫demo)
單例模式特點
1、構(gòu)造器私有
2、在一個Java應用程序中，可保證只有一個實例對象
3、只提供一個供外界調(diào)用的getInstance()方法
單例模式優(yōu)點
1、減少某些對象的頻繁創(chuàng)建，降低系統(tǒng)開銷和內(nèi)存占用
2、外部調(diào)用不使用new關(guān)鍵字，降低系統(tǒng)內(nèi)存的使用頻率
3、對于特殊的類，在系統(tǒng)中只能存在一個實例，否則系統(tǒng)無法正常運行，比如Controller
實現(xiàn)方式
這里簡單介紹兩種實現(xiàn)方式
餓漢式（線程安全）
/**
* @author: xuzhilei6656
* @create: 2021-12-12 12:07
* @description: 單例模式（餓漢式）
**/
public class Singleton {
//創(chuàng)建實例
private static Singleton instance = new Singleton();
//私有構(gòu)造器
private Singleton(){
}
//獲取實例的靜態(tài)方法
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
實例對象在類被加載的時候就已經(jīng)完成初始化，外界調(diào)用拿到的都是這個唯一的實例對象
懶漢式
/**
* @author: xuzhilei6656
* @create: 2021-12-12 12:22
* @description: 單例模式（懶漢式）
**/
public class Singleton {
//聲明一個變量
private static Singleton instance;
//私有構(gòu)造器
private Singleton(){
}
//獲取實例的靜態(tài)方法
public static Singleton getInstance(){
//如果是首次調(diào)用，實例對象還沒有被創(chuàng)建，就需要創(chuàng)建，否則都是返回已經(jīng)創(chuàng)建過的那個對象
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
對比餓漢式可見，實例對象在類被加載的時候并沒有進行創(chuàng)建，在首次調(diào)用的時候才被創(chuàng)建，以后再被調(diào)用，返回的也是那個唯一的實例對象。
在多線程情況下，這種寫法存在線程安全問題，比如：線程A在執(zhí)行完if判斷條件后進入阻塞狀態(tài)，此時并沒有進行對象創(chuàng)建，此時線程B來了，在執(zhí)行完if條件后直接進行對象創(chuàng)建，等線程A恢復運行狀態(tài)后也會進行對象創(chuàng)建，這個時候就不符合單例模式了，即出現(xiàn)了線程不安全的問題。
解決方案：在獲取實例的靜態(tài)方法上加synchronized關(guān)鍵字，即加鎖
/**
* @author: xuzhilei6656
* @create: 2021-12-12 12:22
* @description: 單例模式（懶漢式）
**/
public class Singleton {
//聲明一個變量
private static Singleton instance;
//私有構(gòu)造器
private Singleton(){
}
//獲取實例的靜態(tài)方法
public static synchronized Singleton getInstance(){
//如果是首次調(diào)用，實例對象還沒有被創(chuàng)建，就需要創(chuàng)建，否則都是返回已經(jīng)創(chuàng)建過的那個對象
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
簡單粗暴，可達到我們的目的，但是每次獲取實例對象都要有加鎖操作，影響系統(tǒng)性能。
改進后的方案：雙重檢查
/**
* @author: xuzhilei6656
* @create: 2021-12-12 12:22
* @description: 單例模式（懶漢式）
**/
public class Singleton {
//聲明一個變量
private static Singleton instance;
//私有構(gòu)造器
private Singleton(){
}
//獲取實例的靜態(tài)方法
public static synchronized Singleton getInstance(){
//第一次檢查
if (instance == null){
//獲取鎖
synchronized (Singleton.class){
//第二次檢查
if (instance==null){
//兩次檢查都確定沒有已存在的實例對象，這才進行對象的創(chuàng)建操作
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
這樣不必每次獲取實例對象的時候都進行加鎖操作，只有在第一次創(chuàng)建對象的時候才進行加鎖操作，提高了系統(tǒng)性能。
但是，即使這樣有可能會出現(xiàn)。因為 instance = new Singleton()這行代碼在JVM中是兩個操作，賦值和初始化實例，但JVM并不保證這兩個操作的順序，有可能JVM給新對象分配了空間，直接賦值給instance變量，然后才去做初始化實例操作。比如下面這種情況
1，A，B兩個線程都進入第一個if條件
2，A線程先搶到鎖進入到synchronized代碼塊，執(zhí)行了instance = new Singleton()這行代碼，然后釋放鎖，此時有可能JVM只給實例對象分配了空白的內(nèi)存空間，并沒有執(zhí)行初始化操作
3，B線程搶到鎖，進入到synchronized代碼塊，第二次判斷的時候發(fā)現(xiàn)instance不是null，直接返回使用卻發(fā)現(xiàn)得到的對象還沒有被初始化，于是出現(xiàn)了問題。
再次改進：使用volatile關(guān)鍵字修飾聲明的成員變量instance
/**
* @author: xuzhilei6656
* @create: 2021-12-12 12:22
* @description: 單例模式（懶漢式）
**/
public class Singleton {
//聲明變量,被volatile修飾
private volatile static Singleton instance;
//私有構(gòu)造器
private Singleton(){
}
//獲取實例的靜態(tài)方法
public static synchronized Singleton getInstance(){
//第一次檢查
if (instance == null){
//獲取鎖
synchronized (Singleton.class){
//第二次檢查
if (instance==null){
//兩次檢查都確定沒有已存在的實例對象，這才進行對象的創(chuàng)建操作
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
volatile關(guān)鍵字作用：通過volatile修飾的變量，不會被線程本地緩存，所有線程對該對象的讀寫都會第一時間同步到主內(nèi)存，從而保證多個線程間該對象的準確性。
這個寫法已經(jīng)比較完美了，既能保證安全的創(chuàng)建出唯一實例，又不會對系統(tǒng)性能有太大影響。
不過，還有更優(yōu)的寫法：靜態(tài)內(nèi)部類實現(xiàn)
?
/**
* @author: xuzhilei6656
* @create: 2021-12-12 15:17
* @description: 單例模式
**/
public class Singleton {
//私有構(gòu)造器
private Singleton() {
}
//靜態(tài)內(nèi)部類聲明實例
private static class SingletonFactory{
private static Singleton instance = new Singleton();
}
//獲取實例的靜態(tài)方法
public static Singleton getInstance(){
return SingletonFactory.instance;
}
}
?
使用內(nèi)部類來維護單例的實現(xiàn)，JVM內(nèi)部的機制能夠保證當一個類被加載的時候，這個類的加載過程是線程互斥的。這樣當我們第一次調(diào)用getInstance()方法的時候，JVM能夠保證創(chuàng)建出唯一的實例對象，并且這個實例對象是已經(jīng)被初始化完成的，就解決了上面的線程安全問題
最后一種實現(xiàn)單例的寫法也很完美，代碼最簡潔
通過枚舉
/**
* @author: xuzhilei6656
* @create: 2021-12-12 15:33
* @description: 單例模式
**/
public enum Singleton {
//代表一個Singleton實例
INSTANCE;
}
通過枚舉來實現(xiàn)單實例代碼更加簡潔，而且JVM從根本上保證實例對象的唯一性，是更簡潔、高效、安全的實現(xiàn)單例的方式?
以上就是淺析Java單例設計模式(自寫demo)的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Java單例模式的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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