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单例设计模式

2024-08-09 10:30:47   222人阅读

顾名思义，就是保证在JVM中只有实例对象存在
单例设计模式，应用很广，优点如下:

1、当某个对象比较大，且应用很频繁，采用单例就可以节省很大的系统开销
2、new一次后，就不需要再new了，降低了系统内存的使用频率，减轻垃圾回收机制的工作

3、某些情况下，需要一个类来控制全局时，就需要单例。(一个国家只能有一个最高领导人，多了话，听谁的?)

一个简单的懒汉式:

public class Single {
	private static Single s = null;//私有静态实例，防止被外部引用，初始null，延迟加载
	private Single(){}
	//返回实例
	public static Single getInstace(){
		if(s==null)
			s = new Single();
		return s;
	}
	
	//如果对象需要被用于序列化，这样就可以对象在序列化前后保持一致
	public Object readResolve(){
		return s;
	}
}

以上实现方式，一旦处于多线程环境下，就会出现安全隐患,A,B两个线程，A判断s==null后，正准备new，还没new完，就切换到B线程，B线程new完后，切回A线程，继续new，以致出现隐患

初级解决方案:

增加线程锁，保证安全.

<span style="white-space:pre">	</span>public class Single {
		private static Single s = null;
		private Single(){}

		public synchronized static Single getInstace(){
			if(s==null)
				s = new Single();
			return s;
		}
	
		public Object readResolve(){
			return s;
		}
}

此方法，虽然解决了安全问题，但是牺牲的代价有点，因为多线程不安全的问题，只在判断实例引用为null后去new
实例对象过程中发生的，所以我们只需保证第一创建对象时，线程安全即可

改进后:

public static Single getInstace(){
		if(s==null){		//解决效率
			synchronized(Single.class){		
				if(s == null)	//解决安全问题
					s = new Single();
			}
		}
			
		return s;
	}


将 synchronized 加在了内部，也就是说当调用的时候是不需要加锁的，只有在 s 为 null， 并创建对象的时候才需要加锁， 性能有一定的提升。


貌似解决了问题，但是有可能出现隐患。

在 Java 指令中创建对象和赋值操作是分开进行的，也就是说s = new Single();语句是分两步执行的。
但是JVM却不是保证两者的顺序，有可能JVM先分配空间，再赋值给s，然后在初始化Single实例，这样就会出现问题

比如:A , B 两个线程

1.A,B同时通过第一个if判断，进入
2.A线程先获得锁对象,s == null ， 执行s = new Single();
3.但是，JVM线程分配Single实例的空白内存,并赋值s，但是还有初始化s，A线程就离开synchronized
4.B线程拿到锁对象，但是此时的s!=null,所以B线程离开
5.那么调用getInstace()的程序，因为没有初始化，出现问题

所以:多线程环境下，懒汉式的隐患很难根除,所以开发一般不会用，采用用饿汉式
(面试肯定是问懒汉式，技术含量高)

饿汉式

public class Single {
	private static final Single s = new Single();
	public static Single getInstance(){
		return Single.s;
	}
}

用内部类可以进一步维护单例。

public class Single {
	private Single(){}
	
	public static class SingleChild{
		private static Single s = new Single();
	}
	
	public static Single getInstance(){
		return SingleChild.s;
	}
	
	public Object ReadResolve(){
		return getInstance();
	}
}

总结:

1.单例设计模式看似简单，但实现起来并不简单，懒汉式这一方式一定要谨慎使用，开发不使用，但是一定要会，面试

2.synchronized的使用必须成分考虑，让它呆在应该在的地方，不要顾此失彼，解决了安全，却牺牲了效率。


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