Java设计模式学习笔记—单例模式(下)
前言
目前设计模式学习主要基于菜鸟教程的设计模式,后期不排除会追加从其他地方学来内容。 文章最后“Java设计模式笔记示例代码整合”为本系列代码整合,所有代码均为个人手打并运行测试,不定期更新。本节内容位于其Singleton包(package)中。
单例模式
上一节说的是一种简单的的单例模式示例。这一节主要是关于单例模式的几种实现方式。
1、懒汉式,线程不安全
资料卡片
[toggle hide=“no” title=“基础资料卡” color=“”] **是否 Lazy 初始化:**是 **是否多线程安全:**否 **实现难度:**易 **描述:**这种方式是最基本的实现方式,这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized,所以严格意义上它并不算单例模式。 [callout class=“warning” title=“”] 这种方式 lazy loading 很明显,不要求线程安全,在多线程不能正常工作。 [/callout] [/toggle]
代码实例
SingletonOne.java
public class SingletonOne {
private static SingletonOne instance;
private SingletonOne(){}
public static SingletonOne getInstance(){
if(instance==null){
instance = new SingletonOne();
}
return instance;
}
}
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接下来介绍的几种实现方式都支持多线程,但是在性能上有所差异。
2、懒汉式,线程安全
资料卡片
[toggle hide=“no” title=“基础资料卡” color=“”] **是否 Lazy 初始化:**是 **是否多线程安全:**是 **实现难度:**易 **描述:**这种方式具备很好的 lazy loading,能够在多线程中很好的工作,但是,效率很低,99% 情况下不需要同步。 **优点:**第一次调用才初始化,避免内存浪费。 **缺点:**必须加锁 synchronized 才能保证单例,但加锁会影响效率。 [callout class=“warning” title=“”] getInstance() 的性能对应用程序不是很关键(该方法使用不太频繁)。 [/callout] [/toggle]
代码实例
SingletonTow.java
public class SingletonTow {
private static SingletonTow instance;
private SingletonTow(){}
public static synchronized SingletonTow getInstance(){
if(instance == null){
instance = new SingletonTow();
}
return instance;
}
}
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3、饿汉式
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[toggle hide=“no” title=“基础资料卡” color=“”] **是否 Lazy 初始化:**否 **是否多线程安全:**是 **实现难度:**易 **描述:**这种方式比较常用,但容易产生垃圾对象。 **优点:**没有加锁,执行效率会提高。 **缺点:**类加载时就初始化,浪费内存。 [callout class=“warning” title=“”] 它基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题,不过,instance 在类装载时就实例化,虽然导致类装载的原因有很多种,在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法, 但是也不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。 [/callout] [/toggle]
代码实例
SingletonThree.java
public class SingletonThree {
private static SingletonThree instance = new SingletonThree();
private SingletonThree(){}
public static SingletonThree getInstance(){
return instance;
}
}
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4、双检锁/双重校验锁(DCL,即 double-checked locking)
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[toggle hide=“no” title=“基础资料卡” color=“”] **JDK 版本:**JDK1.5 起 **是否 Lazy 初始化:**是 **是否多线程安全:**是 **实现难度:**较复杂 **描述:**这种方式采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。 [callout class=“warning” title=“”] getInstance() 的性能对应用程序很关键。 [/callout] [/toggle]
代码实例
SingletonFour.java
public class SingletonFour {
private volatile static SingletonFour singleton;
private SingletonFour(){}
public static SingletonFour getSingleton(){
if(singleton == null){
synchronized(SingletonFour.class){
if(singleton == null){
singleton = new SingletonFour();
}
}
}
return singleton;
}
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5、登记式/静态内部类
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[toggle hide=“no” title=“基础资料卡” color=“”] **是否 Lazy 初始化:**是 **是否多线程安全:**是 **实现难度:**一般 **描述:**这种方式能达到双检锁方式一样的功效,但实现更简单。对静态域使用延迟初始化,应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。 [callout class=“warning” title=“”] 这种方式同样利用了 classloder 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,它跟第 3 种方式不同的是:第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了,那么 instance 就会被实例化(没有达到 lazy loading 效果),而这种方式是 Singleton 类被装载了,instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用,只有显示通过调用 getInstance 方法时,才会显示装载 SingletonHolder 类,从而实例化 instance。想象一下,如果实例化 instance 很消耗资源,所以想让它延迟加载,另外一方面,又不希望在 Singleton 类加载时就实例化,因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载,那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候,这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。 [/callout] [/toggle]
代码实例
SingletonFive.java
public class SingletonFive {
private static class SingletonHolder{
private static final SingletonFive INSTANCE = new SingletonFive();
}
private SingletonFive(){}
public static final SingletonFive getInstance(){
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
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6、枚举
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[toggle hide=“no” title=“基础资料卡” color=“”] **JDK 版本:**JDK1.5 起 **是否 Lazy 初始化:**否 **是否多线程安全:**是 **实现难度:**易 **描述:**这种实现方式还没有被广泛采用,但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁,自动支持序列化机制,绝对防止多次实例化。 [callout class=“warning” title=“”] 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。不过,由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,也很少用。 不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。 [/callout] [/toggle]
代码实例
SingletonSix.java
public enum SingletonSix {
INSTANCE;
public void whateverMethod(){
}
}
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题外音
[callout class=“warning” title=“”]
- 一般情况下,不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式,建议使用第 3 种饿汉方式。
- 只有在要明确实现 lazy loading 效果时,才会使用第 5 种登记方式。
- 如果涉及到反序列化创建对象时,可以尝试使用第 6 种枚举方式。
- 如果有其他特殊的需求,可以考虑使用第 4 种双检锁方式。
[/callout]
待深入点
volatile关键字
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