单例模式的各种写法

好多码农写的最6的模式就是单例模式,其中也包括我。最先接触的设计模式也就是这个单例模式,后来随着业务拓展发现这个用的最得心应手的模式也有翻车的时候,在这里记录下解决问题后的收获。

使用单例应该注意什么

1.创建单例对象资源消耗问题

2.多线程同步

3.反序列化单例对象的保持

第一种
public class SingleA {
        private static instance;

        private SingleA() {

        }

        public static SingleA getInstance() {
            if (instance == null) {
                instance = new SingleA();
            }
            return instance;
        }
    }

这个应该就是最好写的单例了吧,什么多线程,什么资源消耗全都靠边站,我就是要单例对象~~~所以这种写法有好多弊端。


第一个注意点,创建单例对象资源消耗问题。这个问题也可以勉强归结到创建单例的时机问题上面。如果说一个单例对象里面依赖一个线程池对象,数据库管理对象或者其他资源消耗比较大的对象,这个时候如果我们在程序刚起来的时候就创建的话这样就会造成耗时较长,内存比较吃紧的问题,如果说这时候创建了单例对象但是并不需要立即使用,那么这就是一个错误的时机。所以就可以放在使用他的地方去创建。


第二种

比如说这种单例,什么都不管只要你运行了本项目,那我肯定第一个站出来初始化自己~~

    public class SingleB {
        private static instance = new SingleB();

        private SingleB() {

        }

        public static SingleB getInstance() {
            return instance;
        }
    }

如果说我们这个单例对象初始化时机并不是这么赶,占用资源较少还好,如果占用资源比较多那就伴随整个项目生命周期,对项目会是一种负担。


线程同步问题。我们知道cpu在每个时间片上会来回切换执行不同的任务,同理多个线程也会来回切换执行我们代码,这就造成了可能创建出多个对象,所以当我们的代码涉及到并发时就需要考虑这个单例是否需要加同步来避免多线程并发时导致意想不到的错误出现。


第三种
    public class SingleC {
        private static instance;

        private SingleC() {

        }

        public static SingleC getInstance() {
            synchronized (SingleC.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingleC();
                }
            }
            return instance;
        }
    }

这里加了个同步,这样做目的为了在多线程下防止单例对象重复创建,但是这么做其实隐藏着很多问题。如果这个单例对象频繁被使用,那么每次调用时都会走这个同步,这样平白增加了我们的运行时间所以可以考虑使用下面这种双检验来减少同步带来的开销。按下面这种方式来创建单例对象,只有第一次创建时开销较大,后续使用中就会屏蔽掉每次的同步,大大的提高了我们的执行效率。就像下面这种。

第四种
public class SingleC {
        private volatile static instance;

        private SingleC() {

        }

        public static SingleC getInstance() {
            if (instance == null) {
                synchronized (SingleC.class) {
                    if (instance == null) {
                        instance = new SingleC();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

这里我们加了volatile来修饰单例对象,这个关键字并不能实现原子操作,他只是告诉所有线程,想要使用我修饰的这个对象,请各位爷(多个线程)到主存中去找,别用自己的。这样可以在线程并发不高的情况下满足我们多线程单例对象的需求,但是凡事也有个意外,也许我们通常写的多线程情况下的单例也就像上面一样就可以认定为在多线程中没有问题了。答案却是否定的。amazing,原因就是,虽然在new一个对象时候看似是一个指令,但是到了计算机那里会产生至少三个汇编指令去执行,而且计算机是允许乱序执行的,这样就会导致在使用这个单例时会发生一些错误。

第五种

所以我们还有更好的解决办法那就是使用枚举单例,静态初始化单例。由于静态初始化单例分为两种,这里先介绍枚举单例。

    public enum  SingleC {
       INSTANCE;
       
       /*
       *一些单例方法 
       * 
       */

    }

使用枚举单例其中之一的好处是即使多线程高并发,他也能保证线程安全,另外一个好处就是单例对象在序列化和反序列化下还能Hold住自己。


下面来说下静态初始化单例。
静态初始化单例分为两种
静态初始化的第一种,对应上面第二种单例的写法这里重复贴下代码

    public class SingleB {
        private static instance = new SingleB();

        private SingleB() {

        }

        public static SingleB getInstance() {
            return instance;
        }
    }

当然这种单例的问题在上面已经给了,这里就不说了。

第六种单例写法

下面我们介绍静态初始化单例的第二种,其实也不复杂,就像一个抖机灵。看代码。

    public class SingleD {

        private SingleD() {
            
        }
        
        public static SingleD getInstance() {
            
        }

        public static class SingleDHolder{
            public static SingleD instance = new SingleD();
        }
    }

这两种都会完美的避开多线程高并发的情况下单例错误的产生,但是第一种会有一个缺点,那就是他会在加载类的时候创建对象,如果这个单例占用的资源较小可以忽略不计,但是如果他占用资源很多,那么我们就要考虑第二种了,在延迟初始化的情况下还可以保证多线程高并发下不出错误。

第七种

下面介绍下最后一种。可能会感到比较无语的一种单例,但是如果阅读过安卓源码我们会知道,安卓里面获取系统服务正是使用的这种单例。所以我们还是有必要了解一下。

public class SingleContainer {

        private HashMap<String,Object> containerMap = new HashMap<String,Object>();
        
        private SingleContainer() {
            
        }
        
        public static void putInstance(String key,Object instance) {
            if (!containerMap.containsKey(key)) {
                containerMap.put(key,instance);
            }
        }
        
        public static Object getInstance(String key) {
            return containerMap.get(key);
        }
        
    }

这种就是Android里面保存系统服务的单例,比如他会初始化WindowsManagerService或者AMS等系统服务初始化后保存在这个map里面,如果我们需要这个服务(单例对象)那就从Map中拿,这样也是一种单例。

以上就是我理解的七种单例的写法,可以说各有利弊,可以根据我们不同情况来选择使用。我认为以上几种可以应对我们大部分的开发需求了,可能会有更多的写法,如果后面碰到了再来补充,也欢迎大家告知。

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