单例设计模式
一些人总结出来用来解决特定问题的固定的解决方案。
解决一个类在内存中只存在一个对象,想要保证对象的唯一。
1 为了避免其他程序过多的建立该类对象。禁止其他程序建立该类对象。
2 为了其他程序可以访问该类对象,在本类中自定义一个对象。
3 方便其他程序对自定义类的对象的访问,对外提供一些访问方式。
单类设计模式需求:
代码:
1将构造函数私有化
2在类中创建一个私有的本类对象
3提供一个用类名调用的公有方法获取该对象。
class Single { private static Single s = new Single(); // 恶汉式,在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。 private Single() {} public static Single getInstance() { return s; } } class Single2 { private static Single2 s = null; // 懒汉式,这种懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例 private Single2() {} public static Single2 getInstance() { if (s == null) { s = new Single2(); } return s; } }
单类设计模式-懒汉式-线程安全:
以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全,如果你第一次接触单例模式,对线程安全不是很了解,可以先跳过下面这三小条,去看饿汉式单例,等看完后面再回头考虑线程安全的问题:
1、在getInstance方法上加同步(性能较差)
class Single2 { private static Single2 s = null; // 懒汉 private Single2() { } public static synchronized Single2 getInstance() { if (s == null) { s = new Single2(); } return s; } }
2、双重检查锁定(DCL 双检查锁机制)推荐
class Single2 { private static Single2 s = null; // 懒汉 private Single2() { } public static synchronized Single2 getInstance() { if (s == null) { synchronized (Single2.class){ if (s == null) { s = new Single2(); } } } return s; } }
3、静态内部类 推荐
class Single2 { private static class LazyHolder{ private static final Single2 s = new Single2() } private Single2() {} public static final Single2 getInstance() { return LazyHolder.s; } }
饿汉式和懒汉式区别
从名字上来说,饿汉和懒汉,
饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了,
而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。
另外从以下两点再区分以下这两种方式:
1、线程安全:
饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,
懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2、3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。
2、资源加载和性能:
饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成,
而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。
至于1、2、3这三种实现又有些区别,
第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的,
第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗
第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种。
什么是线程安全?
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作,或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题,那就是线程安全的。