作用: 一个类提供一个可供全局调用的单一实例(全局仅有一个实例)。
分类: 常用的单例模式有:饿汉式、懒汉式、枚举、静态内部类。下面对他们进行详细介绍。
1、饿汉式
饿汉式就是在第一次调用该类的时候就创建该类的实例对象。如下:
public class Singleton {
public Singleton() {
}
/**
* 不管需不需要,直接初始化对象
*/
private static Singleton singleInstance = new Singleton();
/**
* 使用时,直接调用即可
*/
public Singleton getSingleInstance() {
return singleInstance;
}
}
缺点:不管使用不使用,都对该类进行了初始化,无法实现延迟加载(也称懒加载,延迟加载机制是为了避免一些无谓的性能开销而提出来的,所谓延迟加载就是当在真正需要数据的时候,才真正执行数据加载操作。)
2、懒汉式
懒汉式就是在需要的时候创建相应的实例,避免一些无谓的性能开销。如下:
public class Singleton {
private static volatile Singleton singleInstance = null;//第四步
/**
* 使用时,直接调用即可
*/
public Singleton getSingleInstance() {
if (singleInstance == null) {//第一步
synchronized (Singleton.class) {//第二步
if (singleInstance == null) {
singleInstance = new Singleton();//第三步
}
}
}
return singleInstance;
}
}
分析:
第一步:首先判断实例是否为空,避免每次调用都执行同步锁,减少不必要的开销
第二步:同步锁(监控当前只能有一个线程在执行该方法,通过锁定监视器与解锁控制下一个线程在本线程执行该步骤之后),好处:线程安全。
第三步:实例化对象,这里是线程不安全的。原因:这里可以分为三步:
(1)memory =allocate(); //给对象分配内存空间
(2)ctorInstance(memory); //初始化对象(内存空间)
(3)singleInstance=memory; //给singleInstance赋值(设置singleInstance指向的内存地址)
(2)依赖于(1),(3)依赖于(1),但是(2)、(3)互相没有关系,所以根据JVM指令重排的规则,他们的执行顺序可能是(1)->(2)->(3),也可能是(1)->(3)->(2)。当多个线程同时执行该单例方法是,可能上一线程的(1)、(3)执行的了,下一个线程进入发现singleInstance不为空,直接返回了,这时候其实singleInstance并没有完全初始化,就会报错。这就需要第四步的volatile来解决问题。
第四步:volatile可以禁止JVM指令重排,同时保证不同线程对同一变量操作的可见性,当新线程对一变量就行修改后,该变量在其他线程立即见效。
好处:线程安全,效率高,延迟加载
缺点:别人可以通过反射调用自己的私有构造器;需要额外的工作(Serializable、transient、readResolve())来实现序列化,否则每次反序列化一个序列化的对象实例时都会创建一个新的实例。
3、枚举
枚举也是一种简单的单例模式,如下:
public enum Singleton {
instance;
private String singleInstance;
public String getSingleInstance() {
return singleInstance;
}
public void setSingleInstance(String singleInstance) {
this.singleInstance = singleInstance;
}
}
优点:线程安全;防止反射强行调用构造器;自动序列化
4、静态内部类
静态内部类也是一种线程安全的写法,如下:
public class Singleton {
public Singleton() {
}
/**
* 静态内部类中初始化对象
*/
private static class InnerClass {
private static Singleton singleton = new Singleton();
}
/**
* 使用时直接调用
*
* @return
*/
public static Singleton getSingleInstance() {
return InnerClass.singleton;
}
}
优点:线程安全,延迟加载(调用时初始化,减少内存开销)。
缺点:别人可以通过反射调用自己的私有构造器;需要额外的工作(Serializable、transient、readResolve())来实现序列化,否则每次反序列化一个序列化的对象实例时都会创建一个新的实例。