首先我们来看看单例模式的定义:
单例模式是 Java 中最简单的设计模式之一,属于创建型模式,它提供了一种创建对象的方式。单例模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。
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为了保证内存中有且仅有一个对象,避免频繁的创建对象造成对内存的消耗,让所有需要调用这个对象的地方都使用这一个单例对象。
接下来我们看看单例模式的类型:
1、懒汉式
懒汉式指的是在需要使用的时候才会去创建该单例对象。
懒汉式单例模式实现:
public class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){ if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } return singleton; }
对于懒汉式单例实现存在一个问题,就是如何确保只创建一个对象?若两个或多个线程同时判断singleton为空,则会创建多个对象。因此我们需要解决线程安全问题。
说到线程安全想到的就是加锁了,加锁无非是在方法或者类对象上加锁。
//在方法上加锁 public class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton(){} public static synchronized Singleton getInstance() { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } return singleton; } } //在类对象上加锁 public class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton(){} public static Singleton getInstance() { synchronized(Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } return singleton; } }
这两个方法,能解决多线程同时创建单例对象的问题,但每次获取对象都需要先获取锁,并发性能差。因此还需要优化,优化目标为:如果没有实例化对象,则加锁创建,如果有实例化对象,则直接返回。
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对于在方法上加锁,无论是否存在实例化对象都需要加锁。故我们需要优化的是在类对象上加锁。
//DCL单例模式(Double Check + Lock) public class Singleton { //volatite关键词防止指令重排序,下文介绍 private static volatile Singleton singleton; private Singleton(){} public static Singleton getInstance() { //如果singleton不为空,则直接返回对象,若多个线程发现singleton为空,则进入分支 if (singleton == null) { //多个线程同时争抢一个锁,只有一个线程能成功,其他线程需等待 synchronized(Singleton.class) { //争抢到锁的线程需再次判断singleton是否为空,因为有可能被上个线程实例化了 //若不为空则实例化,后续线程再进入的时候则直接返回该对象 //对于之后所有进入该方法的线程则无需获取锁,直接返回对象 if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }
上述代码中添加了volatile关键词防止指令重排序。
2、饿汉式
饿汉式指的是在类加载时即创建该单例对象。
饿汉式单例模式实现:
public class Singleton { private static final Singleton singleton = new Singleton(); private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){ return singleton; }
总结:
懒汉式:需要时才去实例化对象,在开发中如果对内存要求很高即采用懒汉式,在多线程环境下,应该使用DCL单例模式,使用DCL单例模式,解决了并发安全及性能低下的问题,若添加volatile关键词还能防止指令重排序而发生的NPE异常。
饿汉式: 类加载时就已经实例化对象,如果对内存要求不高即采用饿汉式,简单不易出错,且没有任何并发安全和性能问题。
本文标题:详细介绍单例模式
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