单例模式 注意: 单例模式的实现: 1.饿汉模式: 2.懒汉模式: 3.两种实现方式效率的比较: 4.线程安全的比较: 总结:
单例模式(Singleton Pattern)是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象。1、单例类只能有一个实例。 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
饿汉模式的饿体现在只要类被加载,就会立即实例化Singleton实例,后续无论怎么操作,只要严格使用getInstance,就不会出现其他实例。static class Singleton{ private Singleton() { } private static Singleton instance = new Singleton(); public static Singleton getInstance() { return instance; } }
懒汉模式的懒体现在类加载的时候并没有立刻实例化,等到调用getInstance的时候,才真的实例化。如果整个代码都没有调用getInstance,那么实例化的过程就被省略了。static class Singleton { private Singleton() { } private static Singleton instance = null; public static Singleton getInstance() { if(instance==null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
我们一般认为懒汉模式比饿汉模式效率高一点,饿汉模式有很大可能用不到实例化,就会做无用功,而懒汉模式就不会有这种可能,节省了实例化的开销。
(1).对于饿汉模式来说,多线程调用getInstance的时候,由于instance只初始化了一次,多线程对instance并不会涉及到修改,最多只是多次读取,所以饿汉模式是安全的。
(2).对于懒汉模式来说,getInstance中做了,读取instance内容,判断是否为空,如果instance为空就new实例,最后返回instance,这四件事情,这就涉及到多个线程同时修改一个对象,那么instance就有可能被new多次,也就是不能保证只实例化一次,所以懒汉模式是不安全的。
5.对懒汉模式的三次优化
既然懒汉模式效率高,但是存在着线程不安全问题,怎么去优化值得我们可以放心的使用懒汉模式呢。
(1).加锁保证多线程安全
实例化的时候,给判空和new实例操作加上锁,确定在实例化的时候只能由一个线程实例化,当第二个线程再去操作的时候,实例已经存在,就不会再去new实例,保证原子性。
(2).判空提高效率
对于懒汉模式来说,只有在实例创建之前,存在线程不安全问题,当线程创建后,每次的getInstance都需要加锁解锁操作,而此时已经不需要了,这就会使得效率大大降低。
(3)volatile保证内存可见性
当我们对懒汉模式进行上面的优化后,效率提高了,多线程也更安全了,但是还有一个的致命问题。多线程调用getInstance,先加速的在修改,后加锁的在读取,涉及到内存可见性问题。
(内存可见性指的是当cpu从内存中读取数据时,多次读取一个数据,cou会自动优化,不在从内存中读取而是直接读上次读到的数据,那么当这个数据在内存中被修改后,cpu并不知道,导致出错,而volatile可以保证cpu每次都从内从中读取数据)。
最终代码:static class Singleton { private Singleton() { } private volatile static Singleton instance = null; public static Singleton getInstance() { if (instance==null) { synchronized (Singleton.class) { if(instance==null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
单例模式是很常见的设计模式,面试中被问到的概率特别高,给大家希望一起进步。
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