Java 设计模式——单例 (Singleton)

2023年12月20日 265次阅读 来源: 算法小白

什么是单例

单例是保证一个内存/进程里只有一个类的实例，并提供一个访问它的全局访问点。

  • 内存/进程中只有一个实例
  • 线程安全
  • 性能优化
  • 防止序列化产生新对象

初用懒汉式

饿汉式缺点 :单例会在加载类后一开始就被初始化，即使客户端没有调用 getInstance()方法。饿汉式的创建方式在一些场景中将无法使用：譬如 Singleton 实例的创建是依赖参数或者配置文件的，在 getInstance() 之前必须调用某个方法设置参数给它，那样这种单例写法就无法使用了。查看更多

唯一实例

因为单例模式的作用就是产生唯一的实例，所以我们只要判断为空的时候创建对象即可。

public class Singleton {
    private static Singleton mSingleton;
    public static Singleton getInstance() {
        if (mSingleton == null) {
            mSingleton = new Singleton();
        }
        return mSingleton;
    }
}

线程安全

上面这种情况如果遇到在两个线程里面同时运行的话，第一个线程刚执行完 第四行还没执行到 第五行,这时候第二个线程也执行到 第四行，它会发现这个 mSingleton仍然为空，第二个线程也很绝望啊，它弱弱的说我选择原谅她。
这时候我们加一个同步的锁就可以防止这种情况。

public class Singleton {
    private static Singleton mSingleton;
    public static synchronized Singleton getInstance() { //加个同步锁
        if (mSingleton == null) {
            mSingleton = new Singleton();
        }
        return mSingleton;
    }
}

性能优化

上面这个栗子虽然是老铁没毛病，但是我们每次执行这个getInstance()方法都受到同步锁的困扰，导致效率低，同步锁的作用应该是创建对象时期用的，所以我们把这个synchronized挪下位置。

public class Singleton {
    private static Singleton mSingleton;
    public static Singleton getInstance() {
        if (mSingleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (mSingleton == null) {
                    mSingleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return mSingleton;
    }
}

这样只有Singleton没有被创建的时候才会执行 第四行，然后再加上同步锁，这样效率上会有所提升。这种方法叫做 双重锁定(Double-Check Locking)

防止序列化产生新对象

这段代码看起来很完美，很可惜，它是有问题。主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。

给 instance 分配内存
调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）
但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。

我们只需要将 instance 变量声明成 volatile 就可以了。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton mSingleton;//声明成 volatile
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance() {
        if (mSingleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (mSingleton == null) {
                    mSingleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return mSingleton;
    }
}
    原文作者：算法小白
    原文地址: https://juejin.im/entry/5923edde44d904006ce4621f
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