【多线程案例】设计模式-单例模式

1.单例模式

什么是单例模式？

所谓单例，即单个实例。通过编码技巧约定某个类只能有唯一一个实例对象，并且提前在类里面创建好一个实例对象，把构造方法私有化，再对外提供获取这个实例对象的方法，（方法名通常是用getInstance这个名称）。 

根据创建时机不同，分为两种：

1.类加载的时候创建，也称为饿汉模式。

public class Singleton {//私有构造方法 禁止外界创建实例对象private Singleton() {};//唯一实例对象private static Singleton instance = new Singleton();//为外界提供获取唯一实例的方法public static Singleton getInstance() {return instance;}}

2.在第一次使用的时候创建，也称为懒汉模式  但这种有线程安全问题。

public class SingletonLazy {//私有构造方法private SingletonLazy() {}//实例对象private static SingletonLazy instance = null;//首次调用该方法时才真正创建出实例public static SingletonLazy getInstance() {if(instance == null) {instance = new SingletonLazy();}return instance;}}

总结：

高效性：饿汉模式是在类加载的时候就会创建实例，不管后面用不用得到，都会创建出来。而懒汉模式是只有你真正用了，才会创建出实例，如果不用则不创建，这样也就比较灵活，也就省下了创建实例这一开销。

比如有个非常大的文档(10G)需要打开，有两种方式打开：

  • 先把所有的内容都加载到内存中，然后再显示内容。即饿汉。
  • 先只加载一部分数据到内存，立即显示内容。随着用户翻页，再动态加载其他内容。即懒汉。

为什么懒汉模式会有线程安全问题？

先来说说线程安全问题产生的原因。

  • 如果多个线程同时修改同一个变量，就有可能出现线程安全问题。
  • 如果多个线程同时读取同一个变量，是不会出现线程安全问题的。

饿汉模式中是直接创建实例并返回实例，而懒汉模式是通过判断进行了修改，既读又修改。这种判断再修改就可能会导致线程不安全问题（因为可能会new多次，创建多个实例的话就不是单例模式了）。假设有两个线程 t1，t2，假如t1进行判断instance为null,准备new时，这时候可能会出现t1还没new呢，t2就开始判断instance是否为null。那此时instance肯定为null。这样的话，实例就会被创建多次。显然这就违背了单例模式的要求：单个实例。

如何使懒汉模式线程安全？

进行加锁。  

加锁也得注意咋加，要看加的合不合适，不是说加了就好了。

比如这种加锁：

public class SingletonLazy {//私有构造方法private SingletonLazy() {}//实例对象private static SingletonLazy instance = null;//首次调用该方法时才真正创建出实例public static SingletonLazy getInstance() {if(instance == null) {synchronized (SingletonLazy.class) {instance = new SingletonLazy();}}return instance;}}

缺点：没有使 if判断 和 new操作 成为一个整体，虽然在实例对象的时候加锁了，但是线程在if判断的时候，没有加锁，还是会出现误判。假设有两个线程t1，t2，由于if判断并没有加锁，两个线程是可以同时判断的，如果t2线程刚好在t1线程判断instance为nullt1线程进入new之前或还没new完时t2进行if判断，也是会创建多个实例对象的， 这就导致虽然new的时候加了锁线程是顺序执行的，但new外面的逻辑线程还是随机调度的。于是给整个if上锁。

public class SingletonLazy {//私有构造方法private SingletonLazy() {}//实例对象private static SingletonLazy instance = null;//首次调用该方法时才真正创建出实例public static SingletonLazy getInstance() {synchronized (SingletonLazy.class) {//if和new成为一个整体if(instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}return instance;}}

这样加锁弥补了上一个代码的缺点，但是还有一个问题，加锁这种操作就是把调度的随机性改为顺序执行了，那效率，性能必然会大打折扣，况且我们把加锁放在最外面的话，只要用到实例都要加锁，而创建实例对象只有在首次时会发生线程不安全，其实加锁一次就行，用不着回回都进行加锁。这个代码线程虽然是安全了，但是同时效率也降低了，那么有没有一种既能使线程安全又能使效率比较快的代码逻辑呢？当然有，一种方法是在加锁外面再加一层if判断。即两层if。代码如下：

public class SingletonLazy {//私有构造方法private SingletonLazy() {}//实例对象private static SingletonLazy instance = null;//首次调用该方法时才真正创建出实例public static SingletonLazy getInstance() {if(instance == null) {synchronized (SingletonLazy.class) {if(instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}}return instance;}}

外面这层if就是用来判断对象是否创建好，如果创建好了，就不用进入外层if加锁，直接执行return。代码效率一下提高。如果没创建好，才会进入并加锁。而不是想上面代码频繁加锁。里面的if是判断是否需要new对象。

但是上面代码还是会有一个问题，就是指令重排序问题。

指令重排序问题是什么？

说到底和内存可见性一样，都是编译器为了增加效率，而对原有代码的执行顺序做出调整。调整的前提是保持逻辑不变。

举个例子：假如我们去超市买东西，需要买菜，买衣服，买首饰，买玩具。此时若按照衣服，玩具，首饰，菜这种顺序效率是最高的。

在单例模式中，new操作，时可能会触发指令重排序问题的，new操作可分为三步：

  1. 申请内存空间。
  2. 在内空间上构造对象(构造方法)。
  3. 给对象引用。

其中1的顺序不变，2和3的顺序是可以换的。执行1->2->3顺序使我们希望的，但若是执行1->3->2顺序，执行到3时，对象虽然不是null了，但是此时的对象还没有初始化，贸然使用是非法的。若有两个线程，一个线程才执行到1->3，另一个线程去使用还未new完的这个对象，就会引发异常。

但虽然这样说，我们不是加了锁吗，那不应该是其他没加锁的线程阻塞等待加锁的这个线程执行完new的三步后，释放锁后，其他线程才能继续执行吗，为什么我加锁的线程还没new完，甚至是还没释放锁呢，其他线程就已经去使用对象了？原因是：另一个线程压根就没进入外层if。一个线程加锁，没拿到锁的等待，不是锁一个线程拿到锁了，不管其他线程在干嘛都得停下来等待，而是执行到有synchronized语句时，才等待。既然这个线程都没进入外层if，肯定碰不到synchronized语句，就会直接return，实例就被拿去使用了。

上述问题的核心是解决指令重排序问题，解决办法就是给实例对象加volatile修饰。

public class SingletonLazy {//私有构造方法private SingletonLazy() {}//实例对象private static volatile SingletonLazy instance = null;//首次调用该方法时才真正创建出实例public static SingletonLazy getInstance() {if(instance == null) {synchronized (SingletonLazy.class) {if(instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}}return instance;}}

    

应用场景举例： 

  1. 外部资源：每台计算机有若干个打印机，但只能有一个PrinterSpooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机。内部资源：大多数软件都有一个（或多个）属性文件存放系统配置，这样的系统应该有一个对象管理这些属性文件 。
  2.  Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式（这个很熟悉吧），想想看，是不是呢，你能打开两个windows task manager吗？ 不信你自己试试看哦~ 
  3.  windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。 
  4. 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。 
  5.  应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。 
  6. Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。 
  7. 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的，因为何用单例模式来维护，就可以大大降低这种损耗。 
  8. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。 
  9. 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
  10. HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式，所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.mzph.cn/news/99135.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

嵌入式养成计划-31-网络编程----TCP的并发服务器模型------IO模型--IO多路复用

嵌入式养成计划-31-网络编程----TCP的并发服务器模型------IO模型--IO多路复用

六十七、 TCP的并发服务器模型 67.1 循环服务器模型 一次只能处理一个客户端，当上一个客户端退出后，才能处理下一个客户端缺点：无法同时处理多个客户端 代码模型 sfd socket(); bind(); listen(); while(1){newfd accept();while(1){re…
阅读更多...
vue-3

vue-3

一、文章内容概括 1.生命周期 生命周期介绍生命周期的四个阶段生命周期钩子声明周期案例 2.工程化开发入门 工程化开发和脚手架项目运行流程组件化组件注册 二、Vue生命周期 思考：什么时候可以发送初始化渲染请求？（越早越好&#xff09…
阅读更多...
取消激光雷达/不升级Orin，小鹏P5改款背后的行业「痛点」

取消激光雷达/不升级Orin，小鹏P5改款背后的行业「痛点」

9月25日，小鹏汽车正式发布了旗下改款车型—2024款小鹏P5（15.69-17.49万元）。车型精简、降本增效（减配）成为新亮点。 在配置变化方面，智驾成为牺牲品。其中，高配Pro车型继续保留英伟达Xavier&…
阅读更多...
如何领取京东优惠券用微信支付还是用支付宝支付购买商品？

如何领取京东优惠券用微信支付还是用支付宝支付购买商品？

京东用微信支付还是用支付宝支付？ 京东商城购物不支持支付宝支付，现京东商城支持的支付方式包括：京东支付、银行卡、信用卡、微信支付、云闪付等； 京东如何领取优惠券用微信支付购物？ 1、打开京东APP，挑选…
阅读更多...
存档＆改造【04】二维码操作入口设置细节自动刷新设置后的交互式网格

存档＆改造【04】二维码操作入口设置细节自动刷新设置后的交互式网格

因为数据库中没有数据无法查看设置效果，于是自己创建了个测试数据表，用来给demo测试 -- 二维码操作入口设置 create table JM_QR_CODE(QR_CODE_ID NUMBER generated as identity primary key,SYSTEM_ID NUMBER(20) not null,IS_ENAB…
阅读更多...
安装torchtext遇到的坑及解决办法

安装torchtext遇到的坑及解决办法

刚开始秉着需要什么就pip install什么的原则直接pip install torchtext，结果： 把我这个环境打乱了，自作主张的删掉之前的很多包重新安装了其他版本的包而不是自适应的安装当前torch所对应的torchtext。因为这个环境比较重要也用在其他的工程…
阅读更多...
【FreeRTOS】【STM32】01从零开始的freertos之旅 浏览源码下的文件夹

【FreeRTOS】【STM32】01从零开始的freertos之旅 浏览源码下的文件夹

基于野火以及正点原子 在打开正点原子的资料pdf时，我遇到了pdf无法复制粘贴的问题，这里有个pdf解锁文字复制功能的网址，mark一下。超级pdf 参考资料《STM32F429FreeRTOS开发手册_V1.2》 官方资料 FreeRTOS 的源码和相应的官方书籍均可从官…
阅读更多...
机器人中的数值优化（二十一）—— 伴随灵敏度分析、线性方程组求解器的分类和特点、优化软件

机器人中的数值优化（二十一）—— 伴随灵敏度分析、线性方程组求解器的分类和特点、优化软件

本系列文章主要是我在学习《数值优化》过程中的一些笔记和相关思考，主要的学习资料是深蓝学院的课程《机器人中的数值优化》和高立编著的《数值最优化方法》等，本系列文章篇数较多，不定期更新，上半部分介绍无约束优化，…
阅读更多...
模型训练环境相关（CUDA、PyTorch）

模型训练环境相关（CUDA、PyTorch）

模型训练环境相关（CUDA、PyTorch） 1. 查看当前 GPU 所能支持的最高版本的 CUDA2. 如何判断是否安装了 CUDA3. 安装 PyTorch3.1 创建虚拟环境3.2 激活并进入虚拟环境3.3 安装 PyTorch 1. 查看当前 GPU 所能支持的最高版本的 CUDA 打开 NVIDIA 控制面板&a…
阅读更多...
QT基础入门——文件操作(六)

QT基础入门——文件操作(六)

前言： 文件操作是应用程序必不可少的部分。Qt 作为一个通用开发库，提供了跨平台的文件操作能力。Qt 通过QIODevice提供了对 I/O 设备的抽象，这些设备具有读写字节块的能力。 目录 一、QFile文件读写操作 1.QFile file( path 文件路径) 2…
阅读更多...
Flink状态管理与检查点机制

Flink状态管理与检查点机制

1.状态分类 相对于其他流计算框架，Flink 一个比较重要的特性就是其支持有状态计算。即你可以将中间的计算结果进行保存，并提供给后续的计算使用： 具体而言，Flink 又将状态 (State) 分为 Keyed State 与 Operator State： 1.1 算子状态 算子状态 (Operator State)：顾名思义…
阅读更多...
Vue Router的进阶

Vue Router的进阶

进阶 导航守卫 官方文档上面描述的会比较深奥，而守卫类型也比较多，其中包含了全局前置守卫、全局解析守卫、全局后置钩子、路由独享守卫、组件内守卫。每一种守卫的作用和用法都不相同。这会使得大家去学习的时候觉得比较困难，这边主要介绍…
阅读更多...
北邮22级信通院数电：Verilog-FPGA（5）第四第五周实验 密码保险箱的设计

北邮22级信通院数电：Verilog-FPGA（5）第四第五周实验 密码保险箱的设计

北邮22信通一枚~ 跟随课程进度更新北邮信通院数字系统设计的笔记、代码和文章 持续关注作者 迎接数电实验学习~ 获取更多文章，请访问专栏： 北邮22级信通院数电实验_青山如墨雨如画的博客-CSDN博客 目录 一.密码箱的功能和安全性 显示：…
阅读更多...
VxeTable 表格组件推荐

VxeTable 表格组件推荐

VxeTable 表格组件推荐 https://vxetable.cn 在前端开发中，表格组件是不可或缺的一部分，它们用于展示和管理数据，为用户提供了重要的数据交互功能。VxeTable 是一个优秀的 Vue 表格组件，它提供了丰富的功能和灵活的配置选项&…
阅读更多...
更新Xcode 版本后运行项目出现错误 Unable to boot the Simulator 解决方法

更新Xcode 版本后运行项目出现错误 Unable to boot the Simulator 解决方法

错误截图 出现 Unable to boot the Simulator 错误原因很多，以下方法不一定都适用，我是通过以下方法解决的 打开命令终端输入以下命令，可能需要你输入开机密码 sudo rm -rf ~/Library/Developer/CoreSimulator/Caches
阅读更多...
戏剧影视设计制作虚拟仿真培训课件提升学生的参与感

戏剧影视设计制作虚拟仿真培训课件提升学生的参与感

说起影视制作，知名的影视制片人寥寥无几，大多数人还在依靠摄影机拍摄实景或搭建实体场景来不断精进场景布局和导演效果，成本高、投入人员多且周期长，随着VR虚拟现实技术的不断发展，利用VR模拟仿真技术进行影视制作实操…
阅读更多...
SpringBoot的流浪宠物系统

SpringBoot的流浪宠物系统

采用技术:springbootvue 项目可以完美运行
阅读更多...
DALL·E 3 ChatGPT-4的梦幻联动

DALL·E 3 ChatGPT-4的梦幻联动

核心内容：DALLE 3 & ChatGPT-4的梦幻联动 hello，我是小索奇，最近DALL结合ChatGPT4的话题逐渐上升了起来，今天就带大家探索一下~ DALLE的主要功能是根据文本描述来生成图片。你可以告诉它一个穿着皮草的西瓜，它就能…
阅读更多...
百度小程序制作源码 百度引流做关键词排名之技巧

百度小程序制作源码 百度引流做关键词排名之技巧

百度作为国内最大的搜索引擎，对于关键词排名和流量获取的策略格外重要，下面给大家分享一个百度小程序制作源码和做百度引流、关键词排名的一些技巧。 移动设备的普及和微信小程序的火热，百度也推出了自己的小程序。百度小程序与微信小程序类…
阅读更多...
充电保护芯片TP4054国产替代完全兼容DP4054DP4054H 锂电充电芯片

充电保护芯片TP4054国产替代完全兼容DP4054DP4054H 锂电充电芯片

■产品概述 DP4054H是-款完整的采用恒定电流/恒定电压单节锂离子电池充电管理芯片。其SOT小封装和较少的外部元件数目使其成为便携式应用的理想器件，DP4054H可 以适合USB电源和适配器电源工作。 由于采用了内部PMOSFET架构，加上防倒充电路,所以不需要外…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023