单例模式的几种写法及分析

一、有什么用

保证应用程序中只有该类的一个实例

二、特点

好的单例模式应保证:1)线程安全;2)延迟加载:真正使用的时候才去创建实例,不用的时候不创建;3)类的构造函数一般用 private 修饰,不对外公开。

三、可用的几种单例实现

1.饿汉

/**
 * 
 * <p>
 * Description: 饿汉模式
 * 优点:线程安全
 * 缺点:无延时加载(过早的创建实例,降低内存使用率)
 * </p>
 * 
 * @author 杨丽金
 * @date 2018-4-8
 * @version 1.0
 */
public class Singleton4 {
    private Singleton4() {}
    
    /**
     * 类的初始化阶段即为执行<clinit>方法的阶段。
     * 声明静态变量时的初始化操作+static初始化块中语句=>被合并到<clinit>方法中。
     * JVM保证执行<clinit>方法时:该方法可被正确的加锁、同步,保证了Singleton4对象创建时的线程安全
     * 故:JVM可保证只创建该类的一个实例
     */
    private static Singleton4 instance=new Singleton4();

    /**
     * 当类的静态方法被调用时,初始化类(当然之前要完成加载、验证、准备)
     * @return
     */
    public static Singleton4 getInstance() {
        return instance;
    }
    
}

2. 懒汉模式

public class Singleton {
    private Singleton(){}
    
    private static Singleton instance;

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

该方法可保证实例的唯一性,不足之处是:第一次初始化后,再获取实例还要进行同步操作,造成不必须的系统开销。

3.双重检查锁定单例模式

优点:线程安全;延迟加载
缺点:代码复杂,容易出错
特点:1,volatile修饰;2,双重检查

/**
 * 
 * <p>
 * Description: 懒汉模式
 * 缺点:代码复杂,容易出错
 * </p>
 * 
 * @author 杨丽金
 * @date 2018-4-8
 * @version 1.0
 */
public class Singleton3 {
    private Singleton3() {
    }

    /**
     * 这里要用volatile:防止new Singleton3()操作的指令重排序导致的错误
     * (JDK1.5以后这种错误才因volatile的出现得以避免;JDK1.5之前,毛的办法)
     */
    private volatile static Singleton3 instance = null;

    public static Singleton3 getInstance() {
        // 这样的好处是:在实例还未创建时需要加锁,创建以后则不需加锁了
        if(instance==null){
            synchronized(Singleton3.class){
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton3();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
    
}

注意instance = new Singleton();这行代码,它的执行可以分解为第三个步骤:(1)为instance实例分配内存。(2)执行Singleton构造函数来初始化instance。(3)将instance指向分配的内存。
但在JDK1.5前,上边的(2)(3)无法保证按顺序执行,如果按(1)(3)(2)顺序,假如A线程执行完(3),(2)未执行就被切换到B线程,因为步骤(3)已经在A线程执行,则B线程直接取走了认为非空instance,这就导致双重检查锁定的判断失效。

4.静态内部类单例模式

优点:线程安全;延迟加载
缺点:无
特点:由于在读取实例的时候不会进行同步,所以没有性能缺陷;没有使用 volatile ,也不依赖 JDK 版本

/**
 * 
 * <p>
 * Description: 静态内部类单例模式
 * 优点:线程安全,懒加载
 * 缺点:无明显缺点
 * </p>
 * 
 * @author 杨丽金
 * @date 2018-4-8
 * @version 1.0
 */
public class Singleton5 {
    private Singleton5() {
    }

    /**
     * 当类的静态方法被调用时,初始化类(当然之前要完成加载、验证、准备)
     * @return
     */
    public static Singleton5 getInstance() {
        /**
         * 当获取SingletonHolder的静态变量的值时,SingletonHolder类被初始化,
         * 其中创建Singleton对象的操作在SingletonHolder的<clinit>方法中,
         * 由JVM加锁同步,保证线程安全
         */
        return SingletonHolder.instance;
    }
    
    /**
     * 当类Singleton5被初始化时不会加载初始化SingletonHolder,这样达到了懒加载的效果
     */
    private static class SingletonHolder{
        /*这里的私有没有什么意义
        private*/ static Singleton5 instance=new Singleton5();
    }
    
}

参考文献

小小芳_单例模式
【单例深思】静态内部类实现详解
【单例深思】饿汉式与类加载
设计模式
SheHuan_单例模式

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