设计模式之一单例模式(java实现)

学习一下各种设计模式，看以后的用不用得上╮(╯_╰)╭

1. 饱汉式

/**
 * 饱汉式

 * 1. 构造器私有化

 * 2. 静态的私有变量instance
 * 3. 静态的public方法
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

　　懒汉式缺点：不管用不用这个对象，都会实例化，浪费资源；

 

2 饿汉式

/**
 * 饿汉式

 * 只有在需要获取实例的时候，才会去实例化
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

　　恶汉式也带来了问题，就是线程不安全

 

3. 对饿汉式+synchronized 

/**
 * 饿汉式+synchronized
 * 只有在需要获取实例的时候，才会去实例化
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {
    }

    public synchronized static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

 

　　在方法上加锁会锁住整个方法，继续优化一下，只是给new对象的部分代码加锁：

/**
 * 饿汉式+synchronized同步代码块

 * 只有在需要获取实例的时候，才会去实例化
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

　　但是在同步代码块这样的方式有产生了问题：线程A和线程B都执行到了同步代码块这里，线程A先进去，实例化对象instance，释放锁，然后线程B才进去，于是也实例化了一个instance，于是就有两个实例了，线程不安全

 

4. 双重检测锁

/**
 * 双重检测锁
 * 
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }

            }
        }
        return instance;
    }
}

 

　　但是上面双重检测的方式在超高并发的环境下也有问题，涉及到JVM层面指令重排，这个双重检测单例模式加不加volatile是个经典面试题

　　举个例子：Singleton instance = new Singleton() 这条指令虽然我们程序员看起来就是一条指令，但是在jvm层面却是会分解成三条
　   （1）在java堆中分配空间，创建对象

　　 (2) 给创建的对象初始化赋值

　　 (3)在java栈中创建局部变量instance，指向java堆中的对象

　　在上面(2)和(3)因为指令重排可能交换了顺序,执行过程就是（1）-->（3）-->（2）,当线程A执行到(1)->(3)的时候，此时instance指向的是一个半成品的实例，因为这个实例中的属性值还没有初始化；

　　此时线程B来调用Singleton.getInstance()就会发现跳过了里面的if语句，直接返回了instance实例，于是在线程B中调用该实例的方法的时候就会出问题（半成品的对象是什么呢，想一下类加载机制，加载，链接(验证，准备，解析)，初始化，在加载，链接之后，初始化之前的对象就是半成品的）

　　可以使用volatile关键字进行优化，禁止指令重排；

 

5.1  双重检测锁+volatile实现单例(完美版)

/**
 * 双重检测+volatile
 */
public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }

            }
        }
        return instance;
    }
}

 

5.2 枚举实现(完美版)

/**
 * 枚举方式实现
 */
public enum SingletonEnum {
    instance; 
}

 

5.3 静态内部类的方式实现单例(完美版)

/**
 * 静态内部类实现单例
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {
    }

    private static class SingletonHelper {
        private static final Singleton singleton = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHelper.singleton;
    }
}