1,单例模式的概述:
(1)单例对象是一种常用的设计模式,在java应用中,单例对象能保证在一个
JVM中,该对象只有一个实例存在,这样的模式有几个好处:
①某些类创建比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的开销
②省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力
③有些类如交易所的核心交易系统,控制着交易流程,如果该类可以创建
多个的话,系统完全乱了,(比如一个军队出现了多个司令员同时指挥,肯定会乱成
一团),所以只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。
(2)具体步骤:
①单例模式中的饿汉式:
②下面这段代码是单例模式中的懒汉式:
这个类可以满足基本要求,但是,像这样毫无线程安全保护的类,如果我们把他
放到多线程的环境下,肯定是会出问题的,如何解决?我们首先会想到对getInstance
方法加 synchronized 关键字,如下:
但是,synchronized 关键字锁住的是这个对象,这样的用法,在性能上会有所
下降,因为每次调用getInstance(),都要对对象上锁,事实上,只有第一次创建
对象的时候需要加锁,之后就不需要了,所以,这个地方需要改进,我们修改成
一下这个:
似乎解决了之前提到的问题,将synchronized 关键字加在了内部,也就是说当调用
的时候是不需要加锁的,性能有了一定的提升,但是,这样的情况,还是有可能有
问题,看下面的情况:
在java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,也就是说instance =
new singleton(); 语句是分两部执行的,但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序,
也就是说有可能JVM会为新的singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance
成员,然后再去初始化这个singleton实例,这样就可能出错了,我们以A、B两个
线程为例:
a > A、B线程同时进入了第一个 if 判断
b > A 首先进入synchronized 块,由于 instance 为 null ,所以它执行instance
= new singleton();
c > 由于JVM 内部的优化机制,JVM 先画出了一些分配给 singleton 实例的
空白内存,并赋值给 instance 成员(注意此时
JVM 没有开始初始化这个实例),
然后A离开了 synchronized 块
d > B 进入 synchronized 块,由于instance此时不是null,因此它马上离开了
synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序
e > 此时B线程打算使用singleton实例,却发现它没有被初始化,于是错误发生了
,所以程序还是有可能发生错误,其实程序在运行过程是很复杂的,从这点我们可以
看出,尤其是在写多线程的环境下的程序更有难度,有挑战性,我们对程序做了进
一步优化:
实际情况是,单例模式使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制能够保证
当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的,这样当我们第一次调用
getinstance的时候,JVM能够帮助我们保证instance只被创建一次,并且会保证把
赋值给instance的内存初始化完毕,这样我们就不用担心上面的问题,同时该方法
也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了性能问题,这样我们暂时
总结一个完美的单例模式:
其实说它完美,也不一定,如果在构造函数中抛出异常,实例将永远得不到创建
,也会出错,所以说,十分完美的东西是没有的,我们只能根据实际情况,选择最
适合自己应用场景的实现方法,也有人这样实现,因为我们只需要在创建类的时候
进行同步,所以只要将创建和getInstance分开,单独为创建加上synchronized
关键字,也是可以的:
考虑性能的话,整个程序只需创建一次实例,所以性能不会有什么影响
补充:采用“影子实例”的办法为单例对象的属性同步更新
2,总结:
(1)单例模式理解起来简单,但是具体实现起来还是有一定的难度
(2)synchronized关键字锁定的是对象,在用的时候,一定要早恰当的地方用
(注意需要使用锁的对象和过程,可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要
锁),到这里,单例模式基本完成,但是还有一个问题,就是采用类的静态方法,
实现单例模式的效果,也是可行的,此处二者有什么不同?
①首先,静态类不能实现接口(从类的角度是可以的,但是那样就破坏了静态了,因为接口中不允许有static修饰的方法,所以即使实现了也是非静态的)
②其次,单例可以被延迟初始化,静态类一般在第一次加在是初始化,之所以
延迟加载,是因为有些类比较庞大,所以延迟加载有助于提高性能
③再次,单例类可以被继承,它的方法可以被复写,但是静态类内部方法都是static
,无法被复写
④最后,单例类比较灵活,毕竟从实现上只是一个不同的java类,只要满足单例的
基本需求,你就可以在里面随心所欲的实现一些其他的功能,但是静态类不行,从上面
这些概括中,基本可以看出二者的区别,但是,从另一方面讲,我们上面最后实现的那个单例模式,内部就是用一个静态类来实现的,所以,二者有很大的关联,只是我们
考虑问题的层面不一样了,两种思想的结合,才能造就出完美的解决方案,就像
HashMap采用数组+链表来实现一样
3,静态代码块写单例:
(1)通过静态代码块加载,静态代码块只执行一次,这样就保证了内存中只有一个对象