设计模式-单例

单例模式

保证一个类只有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。

优点:该类只存在一个实例,节省系统资源;对于需要频繁创建销毁的对象,使用单例模式可以提高系统性能。

缺点:不能外部实例化(new),调用人员不清楚调用哪个方法获取实例时会感到迷惑,尤其当看不到源代码时。

单例模式的几种实现

使用类公有的静态成员来保存该唯一对象

public class Singleton {

     // jvm保证在任何线程访问uniqueInstance静态变量之前一定先创建了此实例

     public static Singleton uniqueInstance = new Singleton();

    // 私有的默认构造子,保证外界无法直接实例化

    private Singleton() {

    }

}

使用公有的静态成员工厂方法

public class Singleton {

    //jvm保证在任何线程访问uniqueInstance静态变量之前一定先创建了此实例

    private static Singleton uniqueInstance =new Singleton();

    //私有的默认构造子,保证外界无法直接实例化

    private Singleton() {}

    //提供全局访问点获取唯一的实例

   public static Singleton getInstance(){

      return uniqueInstance;

    }

}

好处:线程安全;获取实例速度快 缺点:类加载即初始化实例,内存浪费

懒汉式

public class Singleton {

      private static Singleton singleton = null;

      private Singleton() {}

      public static Singleton getInstance() {

      if (singleton == null) {

        singleton = new Singleton();

      }

      return singleton;

    }

}

优点:在获取实例的方法中,进行实例的初始化,节省系统资源

缺点:

①如果获取实例时,初始化工作较多,加载速度会变慢,影响系统系能

②每次获取实例都要进行非空检查,系统开销大

③非线程安全,当多个线程同时访问getInstance()时,可能会产生多个实例

同步锁

public synchronized static Singleton getInstance() {

     if (singleton == null) {

       singleton = new Singleton();

      }

     return singleton;

}

优点:线程安全

缺点:每次获取实例都要加锁,耗费资源,其实只要实例已经生成,以后获取就不需要再锁了

双重检查锁

private volatile static Singleton singleton;

private Singleton() {}

public static Singleton getInstance() {

       if (singleton == null) {

         synchronized (Singleton.class) {

            if (singleton == null) {

                singleton = new Singleton();

             }

        }

     }

return singleton;

}

}

优点:线程安全,进行双重检查,保证只在实例未初始化前进行同步,效率高 

缺点:还是实例非空判断,耗费一定资源

"双检锁"(Double-Checked Lock)尽量将"加锁"推迟,只在需要时"加锁"(仅适用于Java5.0 以上版本,volatile保证原子操作)

happens-before:"什么什么一定在什么什么之前运行",也就是保证顺序性.

现在的CPU有乱序执行的能力(也就是指令会乱序或并行运行,可以不按我们写代码的顺序执行内存的存取过程),并且多个CPU之间的缓存也不保证实时同步,只有上面的happens-before所规定的情况下才保证顺序性.

JVM能够根据CPU的特性(CPU的多级缓存系统、多核处理器等)适当的重新排序机器指令,使机器指令更符合CPU的执行特点,最大限度的发挥机器的性能.

如果没有volatile修饰符则可能出现一个线程t1的B操作和另一线程t2的C操作之间对instance的读写没有happens-before,可能会造成的现象是t1的B操作还没有完全构造成功,但t2的C已经看到instance为非空,这样t2就直接返回了未完全构造的instance的引用,t2想对instance进行操作就会出问题.

volatile 的功能:

1. 避免编译器将变量缓存在寄存器里

2. 避免编译器调整代码执行的顺序

优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值,而不是使用保存在寄存器里的备份。

枚举

publicenum Singleton {

    INSTANCE;

    public void init() {

        System.out.println("初始化");

     }

}

天然线程安全,可防止反射生成实例

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