单例模式是设计模式中最容易理解、最容易上手的设计模式,同时也是最容易出错的设计模式。它的实现写法有多种,但是并不都是正确的写法。
1.饿汉模式
饿汉,即迫切的、立马的,所以饿汉模式又称作立即加载,下面代码实现是它最普遍的写法。
public class SingletonObject {
private static final SingletonObject singletonObject = new SingletonObject();
private SingletonObject() {
}
public static SingletonObject getInstance() {
return singletonObject;
}
}
这种写法实现的单例对象会在类加载时创建,线程安全的。它的缺点很明显了,不能依赖参数或配置文件创建对象。
2.懒汉模式
懒汉,即慵懒的、不着急的,所以懒汉模式又称作延迟加载,下面代码即是它的实现。
public class SingletonObject {
private static SingletonObject singletonObject;
private SingletonObject() {
}
public static SingletonObject getInstance() {
if (singletonObject == null) {
singletonObject = new SingletonObject();
}
return singletonObject;
}
}
它可以根据参数或配置创建对象,这种写法很常见,但却是一种错误的写法,因为getInstance方法没有做同步控制,在多线程并发的情况下会出现线程不安全的情况,即创建多个实例对象。
3.懒汉模式的同步版
为了解决懒汉模式的非线程安全问题,实现了下面的这种写法。
public class SingletonObject {
private static SingletonObject singletonObject;
private SingletonObject() {
}
synchronized public static SingletonObject getInstance() {
if (singletonObject == null) {
singletonObject = new SingletonObject();
}
return singletonObject;
}
}
这种实现方式虽然解决了非线程安全问题,是线程安全的,但是效率较低,因为在多线程并发时,getInstance方法需要同步,同一时间只有一个线程可以访问执行,排队执行。
4.懒汉模式的双检查版本
为了解决上面出现的效率低的问题,对代码进行了修改。
public class SingletonObject {
private static SingletonObject singletonObject;
private SingletonObject() {
}
public static SingletonObject getInstance() {
if (singletonObject == null) {
synchronized (SingletonObject.class) {
if (singletonObject == null) {
singletonObject = new SingletonObject();
}
}
}
return singletonObject;
}
}
双检查,即进行了两次singletonObject == null的判断,相对于上面的写法,效率上提升了一些。但是,它也是有问题的。问题的原因在于singletonObject = new SingletonObject(),这个不是原子操作,它的执行分以下先后三步:
一.给新创建的对象分配内存;
二.调用构造方法初始化成员变量;
三.将singletonObject指向新对象的内存空间。
上面的三步,执行到第三步时,singletonObject已经不是null了。然而JVM即时编译器存在指令重排序的优化,所以上面三步的执行顺序可能是一二三,也可能是一三二,当按后者顺序执行到三时,另一个线程执行到了if里面的非null判断,此时singletonObject已经不为null了,然而成员变量的值没有初始化,另一个线程直接拿着这个没有初始化完全的对象进行操作时,定会出错。
5.懒汉模式双检查版本的加强版
为了解决上面未初始化完全的问题,使用volatile修改代码。
public class SingletonObject {
private volatile static SingletonObject singletonObject;
private SingletonObject() {
}
public static SingletonObject getInstance() {
if (singletonObject == null) {
synchronized (SingletonObject.class) {
if (singletonObject == null) {
singletonObject = new SingletonObject();
}
}
}
return singletonObject;
}
}
你可能认为使用volatile是为了实现多线程间的可见性,这里不是这个目的。这里的volatile是为了禁止指令的重排序,能保证happens-before relationship,所有的写都将先行发生于读。需要注意的是,在JDK 5之前的版本中使用volatile并不能完全阻止指令的重排序,原因是Java内存模型存在缺陷导致的。
6.静态内部类的实现
静态内部类的方式是推荐的一种实现写法。
public class SingletonObject implements Serializable {
private SingletonObject() {
}
private static class SingletonObjectHolder {
private static SingletonObject singletonObject = new SingletonObject();
}
public static SingletonObject getInstance() {
return SingletonObjectHolder.singletonObject;
}
protected Object readResolve() {
return SingletonObjectHolder.singletonObject;
}
}
因为JVM本身的机制保证了这种写法是线程安全的,延迟加载,没有性能方面的缺陷。
7.静态代码块的实现
public class SingletonObject implements Serializable {
private static SingletonObject singletonObject;
private SingletonObject() {
}
static {
singletonObject = new SingletonObject();
}
public static SingletonObject getInstance() {
return singletonObject;
}
}
因为静态的代码块只能被执行一次,所以,这种写法是线程安全的。
8.枚举的实现
使用枚举实现单例,这种方式也是线程安全的,但是使用的比较少,读者可自行实现。
总结:
以上这几种写法,可根据具体的需求来选择,需要注意的是线程安全问题和效率问题。