文章目录
- 什么是单例模式？
- 饿汉模式
- 懒汉模式
- 版本一：最简单的懒汉模式
- 版本二：考虑懒汉模式存在的线程安全问题
- 版本三：更完善的解决线程安全问题
- 版本四：解决指令重排序问题
什么是单例模式？
单例模式：是一种常见的设计模式。即：一些大佬针对一些常见的需求场景，整理出来的一些解决方案。我们只需要套用模式就可以解决问题，极大的便利了我们的开发。
具体来说，单例模式就要求某个类只能有一个实例。
那在Java中怎么实现呢？
我们就会想到“static”这个关键字，static修饰的成员/属性就会变成类成员/属性。当属性变成类属性的时候其实就已经是“单例”的了。因为，JVM在加载类的时候只加载一次，这个类是“单例”的，那么它包含的属性更是“单例”的。
借助static实现“单例模式”有两种模式：饿汉模式和懒汉模式
饿汉模式
//饿汉模式 在类加载阶段就创建了实例 实例创建的时机非常早 非常急迫
class Singleton{// static 修饰的变量是类对象的成员变量 JVM加载时只加载一次private static Singleton instance = new Singleton();public static Singleton getSingleton() {return instance;}// 设置私有的构造方法 防止有人不通过getSingleton方法来获取到我们规定的单个示例 而是在别的类中new Singleton来创建实例private Singleton(){}
}
注：
- Singleton类的构造方法应该设置为私有的，防止别人不使用我们已经创建好的实例再创建新的实例。
- instance应该被private static修饰，构造方法被设置为私有的后，只有通过一个公共的static方法才能获取到实例
- 在类加载的时候就创建了实例，创建实例的时机非常紧迫，所以叫“饿汉模式”
懒汉模式
版本一：最简单的懒汉模式
//懒汉模式：在需要使用到实例的时候再创建实例，创建实例的时机不紧迫
class SingletonLazy{private static SingletonLazy instance = null;public static SingletonLazy getInstance(){if (instance == null){instance = new SingletonLazy();}return instance;}private SingletonLazy(){}
}
注：
- 在首次调用到getInstance的时候才会创建实例，后续再调用到getInstance的时候直接返回已经创建好的实例。
- 饿汉模式的效率更高。原因一：如果后续没人需要使用到实例，则创建实例的过程就被节省下来了；原因二：在类加载的过程中，JVM需要做的工作非常多。把创建实例的过程延后，可以给JVM减轻点负担。
版本二：考虑懒汉模式存在的线程安全问题
在饿汉模式中，调用到getInstance方法只涉及到读操作，不会有线程安全问题。
在懒汉模式中，调用到getInstance方法会进行判断后再创建实例，既涉及到读又涉及到修改。在多线程环境下就有可能创建多个实例，违背了单例模式
// 线程安全的懒汉模式
class SingletonLazy{private static SingletonLazy instance = null;public static SingletonLazy getInstance(){//加锁 保证线程安全 只能创建单个实例synchronized (SingletonLazy.class) {if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}return instance;}private SingletonLazy(){}
}
版本三：更完善的解决线程安全问题
像上面那样直接加锁，我们虽然可以保证线程是安全的。但是有一个新的问题：懒汉模式只有在第一次创建实例的时候才有线程安全问题，后续使用实例的时候直接返回实例就行，不需要加锁判断。但是像上面那样，在线程安全时也会加锁，降低了代码执行效率。
// 懒汉模式更加完善的解决线程安全问题
class SingletonLazy{private static SingletonLazy instance = null;public static SingletonLazy getInstance(){//判断是否需要加锁if (instance == null) {synchronized (SingletonLazy.class) {// 判断是否已经创建实例//这个if不可少 当线程1 2 同时调用getInstance方法时 线程1执行完会创建实例// 如果没有if 线程2来了不知道是否已经有实例了 还会继续创建实例if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}}return instance;}private SingletonLazy(){}
}
注：两个if都必不可少，各自有各自的作用：第一个if：在已经创建实例后，判断释放需要继续加锁；第二个if：在没有创建实例时，防止创建多个实例。
版本四：解决指令重排序问题
一个新的问题：
new操作分为三步（粗略）： 1.申请内存 2. 初始化实例 3. 将内存首地址赋值给instance
编译器可能进行指令重排序的优化 ,比如：
线程1 将1-2-3 的执行顺序 改为 1-3-2 并且在执行完1-3后 线程2调用getInstance 。线程2看到instance里已经有了地址就会直接返回 ， 但是未初始化。在后续调用实例的属性/方法时会有问题！
class SingletonLazy{//加上volatile 禁止指令重排序private volatile static SingletonLazy instance = null;public static SingletonLazy getInstance(){if (instance == null) {synchronized (SingletonLazy.class) {if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}}return instance;}private SingletonLazy(){}
}
)
