单例模式最常见的有两种,饿汉式和懒汉式两种。本文先简单说一下懒汉式单例,再着重叙述饿汉式单例,饿汉式单例是本文的叙述重点。
懒汉式的优点是:写起来比较简单,而且不存在多线程同步问题,避免了synchronized所造成的性能问题;缺点是:初始化类的时候就需要构造实例,(即便你还没有用到这个实例),因此在某些特定条件下会耗费内存。懒汉式的写法如下:
1 /** 2 * 懒汉式单例 3 * @author James Chong 4 * 5 */ 6 public class SingleTon { 7 8 //加载类的时候会初始化static的instance,从这以后,这个static的instance对象便一直占着这段内存,永远不会被回收掉。 9 private static SingleTon instance = new SingleTon(); 10 11 private SingleTon(){//将构造函数private掉,避免直接new SingleTon() 12 super(); 13 } 14 15 /** 16 * 因为是单例,所以只能通过static方法来获取实例,因此必须是static的。 17 * 方法实现较为简单,因为instance已经在加载类的时候被初始化好了,所以不存在多线程并发造成的问题 18 */ 19 public static SingleTon getInstance(){ 20 return instance; 21 } 22 }
饿汉式的优点是:只有第一次用到的时候才进行初始化,故在还没用到的时候,会省内存; 缺点是:需要用synchronized关键字进行锁的控制,性能会差一些,代码写起来麻烦些。饿汉式的实现代码如下:
1 /* 饿汉式单例 2 * @author James Chong 3 */ 4 public class SingleTon { 5 6 private static volatile SingleTon instance;//volitile稍后会解释 7 public String url; 8 9 private SingleTon(){ 10 super(); 11 url = "http://www.laomiaopu.com"; 12 } 13 14 public static SingleTon getInstance(){ 15 if(null == instance){ 16 synchronized(SingleTon.class){//稍后会解释为什么synchronized要这么用,并且需要判断两次null == instance 17 if(null == instance){ 18 instance = new SingleTon(); 19 } 20 } 21 } 22 return instance; 23 } 24 25 public static synchronized void f1(){ 26 System.out.println("吉姆斯是个大帅哥!"); 27 System.out.println("http://www.laomiaopu.com"); 28 } 29 }
1. 一般用synchronized修饰第14行的getInstance()方法就可以了,干嘛要把synchronized块写到函数体里呢?
原因如下:假设SingleTon这个类还有个synchronized的static函数f1(),那么,一旦调用f1()正在进行的时候,SingleTon的class对象会被锁住,故而getInstance()方法就要等待了。同理,一旦调用getInstance()正在进行的时候,f1()就无法被调用,只能等待getInstance()执行完了才能执行。所以把synchronized写到函数里面,实际上是减小了锁的粒度。这样当instance已经被实例化了的时候,getInstance()这个函数是不会加锁的,故不影响f1()函数的调用。
2. 为啥要判断两次null == instance呢?把第15行的外层if判断去掉不行吗?
行!去掉也不会出错,但是如果判断两次性能更好。因为如果只判断一次的话,每次执行getInstance()函数都要对synchronized块进行加锁;而如果进行两次判断的话,只有第一次调用的时候(即instance==null)的时候会对synchronized块进行加锁,其他时候(如果发现instance!=null)是不需要加锁的。
3.把第17行的内存if判断去掉不行吗?
不行!很有可能当外层判断的时候,instance确实是null;但是到了synchronized块中,执行第18行的instance = new SingleTon();的时候,instance已经被其他的线程给实例化了。
4. volatile是否有必要?
如果只判断一次null==instance的话,就没必要了。但如果像本博客代码里写的那样,判断了两次null==instance,那么volatile是必要的。
为什么呢?举个反例,假设线程thread1走到了第15行的if判断发现instance==null成立,于是都进入了外部的if体。这时候thread1先获取了synchronized块的锁,于是thread1线程会执行第18行的instance = new SingleTon();这句代码,问题就出在这里,这条语句它不是原子性执行的。在Java里,实例化一个对象的过程简单地讲,可以分为两步1)先为instance对象分配一块内存,2)在这块内存里为instance对象里的成员变量赋值(比如第11行里为url赋值)。假设当thread1执行完第1)步而还没有执行第2)步的时候,另外一个线程thread2走到了第15行,这时候instance已经不是null了,于是thread2直接返回了这个instance对象。有什么问题呢?instance对象的初始化(变量赋值等操作)还没执行完呢!thread2里直接得到了一个没有初始化完全的对象,就有可能导致很严重的问题了。
那么volatile关键字有啥作用呢?当用volatile修饰了instance变量之后,对instance的写操作”先行发生“于对它的读操作。(这是Java虚拟机里的先行发生原则,不明白的网友可以留言或是看看Java虚拟机的相关资料。)这样就保证了,thread1中的instance变量被完全初始化之后,thread2才能读取它,当没有完成初始化时,thread2只能等会儿啦。