单例模式

2023年9月18日 171次阅读

单例模式

适用于资源占用较多的类，保证一个类只有一个实例即单例。通用的做法就是构造器私有化，提供一个全局的访问点，返回类的实例。

 

1.饿汉式

public class Singleton {
    private static Singleton sin = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton getSingleton(){
        return sin;
    }
}

这种写法比较简单，实例的初始化在JVM装载类的时候进行，保证了线程的安全性。但是如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

PS：关于如何保证new对象时候的线程安全性，虚拟机采用了CAS配上失败重试的方式保证更新更新操作的原子性和TLAB两种方式来解决这个问题。（此处参考Java虚拟机2：Java内存区域及对象）

 

2.
懒汉式

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

使用同步方法，确保线程安全，但是整个方法加锁性能较低，不推荐使用。

所以只需要给方法的一部分加锁就好了，采用下面双检锁方法：

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

但是这种写法也存在线程安全的问题：

1.A、B线程同时进入了第一个if判断

2.A首先进入synchronized块，由于instance为null，所以执行instance = new Singleton();

此时正常的执行顺序是：

　　1.分配内存空间

　　2.初始化对象

　　3.instance引用指向内存空间

由于编译器的优化，重新安排执行顺序(但是执行结果不变)，可能执行顺序变成：JVM先分配给Singleton实例内存，并将地址赋值给instance变量(注意此时JVM没有开始初始化这个实例)，然后A离开了synchronized块。

3.B进入synchronized块，由于instance非null，因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

4.此时B线程使用Singleton实例时，却没有被初始化，会产生空指针异常。    所以把instance加上
volatile就可以解决线程安全的问题。

而volatile 关键字并不是 Java 语言的专属，C语言也有，原意是禁止CPU缓存，例如声明一个volatile变量 volatile int i = 0,表示编译器对这个变量的读写不使用CPU缓存，必须从内存中读取。

这个特性好像跟指令重排没什么关系，但是在1.5后对其语义进行了增强：Happens-Before规则，简单来说就是前面一个操作对于后面操作是可见的，这样一来就可以避免编译优化从而解决上述问题了。

 

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