java设计模式系列之单例模式

单例模式定义

      一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。

单例模式作用

      简单来说，就是在整个程序运行的生命期中，任何一个时刻，单例类的实例都只有一个(当然也可以一个都没有)。

如何保证对象的唯一性

      思想：(1)不让其他程序创建该类对象；

               (2)在本类中创建该类对象；

               (3)创建一个对外提供的方法，可以让其他类进行调用。

      步骤：(1)因为创建对象的时候都要初始化构造函数，将该类的构造函数私有化，其他程序就无法再创建该类对象；

               (2)就是在本类中创建本类对象；

               (3)定义一个方法，返回该类对象，让其他类可以调用此方法(作用：可控，对象的由自己决定，不能谁想new就new)。

我们直接在类中自己创建一个对象，getSingle方法只负责把对象返回给调用者，实现单例可控(你能获取我的方法，但能拿到的是我自己创建的对象)

代码体现方式：

      (1)私有化构造函数        (2)创建私有并静态的本类的对象         (3)创建公有的静态的调用方法，返回该对象

代码实现主要有两种方式：饿汉模式和饱汉模式

饿汉模式：类加载的时候对象就已经存在了内存中，是线程安全的，在类创建好的同时竟已经创建好了一个静态的对象供系统使用，以后不再改变。(为什么是线程安全的，后面给出解释)

懒汉模式：类加载的时候对象还不存在，就是所谓的延迟加载方式，需要时再创建对象，此模式如果在创建对象时不加上synchronized则会导致对对象的访问不是线程安全的(为啥不是线程安全的，后面解释)

下面解释一下，懒汉式的线程不安全性，通常情况下，我们建议写饿汉式，因为它是线程安全的

当线程访问懒汉式时，懒汉式的方法会对共性数据进行多条语句的操作

两个线程，线程1和线程2，当线程1执行到sin为null，还没创建对象时，线程2也执行到sin为null并且创建了对象，此时，两个线程就会创建两个对象，违背了单例模式的原则。

出现线程安全的问题，为了解决这种问题，加入同步机制(不熟悉同步机制请百度)：静态同步函数的锁是类的字节码文件对象

 这样一种设计可以保证只产生一个实例，并且只会在初始化的时候加同步锁，看似精妙绝伦，但却会引发另一个问题，这个问题由指令重排序引起。(这一部分来自：http://blog.csdn.net/zhangzeyuaaa/article/details/42673245)

指令重排序是为了优化指令，提高程序运行效率。指令重排序包括编译器重排序和运行时重排序。JVM规范规定，指令重排序可以在不影响单线程程序执行结果前提下进行。例如 instance = new Singleton() 可分解为如下伪代码：

memory = allocate();   //1：分配对象的内存空间
ctorInstance(memory);  //2：初始化对象
instance = memory;     //3：设置instance指向刚分配的内存地址

但是经过重排序后如下：

memory = allocate();   //1：分配对象的内存空间
instance = memory;     //3：设置instance指向刚分配的内存地址
                       //注意，此时对象还没有被初始化！
ctorInstance(memory);  //2：初始化对象

将第2步和第3步调换顺序，在单线程情况下不会影响程序执行的结果，但是在多线程情况下就不一样了。线程A执行了instance = memory（这对另一个线程B来说是可见的），此时线程B执行外层 if (instance == null)，发现instance不为空，随即返回，但是得到的却是未被完全初始化的实例，在使用的时候必定会有风险，这正是双重检查锁定的问题所在！

在JDK1.5之后，可以使用volatile变量禁止指令重排序：

代码实现：

本博客的转载之处：http://www.cnblogs.com/ysw-go/

java常用设计模式-单例模式