Java设计模式——线程安全的单件模式

zvwr6524 5年前
   <p>单件模式,也称单例模式,用以创建独一无二的、只能有一个实例的对象。</p>    <p>单件模式的类图是所有模式的类图中最简单的——只有一个类。尽管从类设计的视角来看单件模式很简单,但是实现上还是会遇到一些问题,本文着重对这一点来进行分析解决。</p>    <p>最简单的单件模式的实现,代码如下:</p>    <pre>  <code class="language-java"> 1 /**   2  * Created by McBye King on 2016/10/23.   3  */   4 public class Singleton {   5     private static Singleton singleton;   6     private Singleton(){}   7     public static Singleton getSingleton(){   8         if(singleton == null){   9             singleton = new Singleton();  10         }  11         return singleton;  12     }  13 }  </code></pre>    <p>结合以上的代码,对单件模式进行简单的阐述。</p>    <p>单件模式中,利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例。把构造器声明为私有的,只有自Singleton类内才可以调用构造器。为了实例化这个类,于是调用getSingleton方法,在其中实例化并返回这个实例。这里还有一个“延迟实例化”的思想,在此处,如果我们不需要这个实例,它就永远不会产生。当然在实际中可以给这个类添加其他行为。</p>    <p>看起来这已经是单件模式的全部了,因为单件模式太简单了,但是如果细细追究,还有很多问题。</p>    <p>想一个问题,如果有两个或者更多的线程调用使用上述的单例的类,会怎么样呢?</p>    <p>因为没有对这个单例的类对外的接口getSingleton()方法进行保护,每一个线程都可以同时调用到这个函数,有可能若干个线程同时访问到这个方法,同时进行了if(singleton == null)的判断,因为是同时的,所以大家看到的都是未曾实例化的singleton,于是紧接着就有若干个Singleton实例对象出现——这完全违反了单件模式的本意。——如果你说这也太偶然了吧,确实是的,但是确实实际存在的问题,有很大几率出现重大bug的问题</p>    <p>接下来我们考虑怎么解决这个问题。</p>    <p>1、 <strong>只要把getSingleton()变成同步(synchronized)方法</strong> ,多线程灾难几乎就可以解决了,如下示例:</p>    <pre>  <code class="language-java">/**   * Created by McBye King on 2016/10/23.   */  public class Singleton {      private static Singleton singleton;      private Singleton(){}      public static synchronized Singleton getSingleton(){          if(singleton == null){              singleton = new Singleton();          }          return singleton;      }  }  </code></pre>    <p>通过添加synchronized关键字到getSingleton()方法中,我们迫使每个线程在进入这个方法之前,要先等候别的线程离开该方法。也就是说不允许两个线程可以同时进入这个方法。</p>    <p>2、 <strong>添加synchronized方法无疑可以解决同步问题</strong> ,但是很明显会降低性能,这又导致了另一个问题。如果可以牺牲性能,也即getSingleton()方法的性能对应用程序影响不大的时候,就用上面的方法没有错。否则,就把“延迟实例化”变成“急切”创建实例把。</p>    <pre>  <code class="language-java">/**   * Created by McBye King on 2016/10/23.   */  public class Singleton {      private static Singleton singleton = new Singleton();      private Singleton(){}      public static synchronized Singleton getSingleton(){          return singleton;      }  }  </code></pre>    <p>在静态初始化器中创建单件,就保证了线程安全。当然了,这种办法适用于应用程序总是创建并使用单件实例,或者在创建和运行时方面的负担不会太重。</p>    <p>3、相对更好一点的办法是: <strong>用“双重检查加锁”,在getSingleton()中减少使用同步</strong> 。</p>    <p>来看看代码:</p>    <pre>  <code class="language-java">/**   * Created by McBye King on 2016/10/23.   */  public class Singleton {      private volatile static Singleton singleton;      private Singleton(){}      public static Singleton getSingleton(){          if(singleton == null){              synchronized (Singleton.class){                  if(singleton == null){                      singleton = new Singleton();                  }              }          }          return singleton;      }  }  </code></pre>    <p>在上述代码的getSingleton()实例化方法中,先检查实例,如果不存在,就进入同步区块;且只有第一次才会彻底执行同步区块中的代码。</p>    <p>其中的volatile关键字确保:当singleton变量被初始化成Singleton实例时,多个线程正确地处理singleton变量。</p>    <p>如果性能是考虑的重点的话,上述办法可以帮助大大减少getSingleton()的时间耗费。——前提是在Java 5以及之后的Java版本中。</p>    <p> </p>    <p>来自:http://www.cnblogs.com/mcbye/p/Java-designed-pattern-thread-safe-Singleton.html</p>    <p> </p>