单例模式的介绍
单例对象(Singleton)是一种常用的设计模式。在实际使用中,单例对象能保证在一个JVM中,该对象只存在一个实例存在。
优点
1、减少系统开销,提高系统性能
2、省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力
3、避免对共享资源的多重占用
缺点
1、不适应用多变的对象
2、扩展困难
3、单例类的职责过重,在一定程度上违背了“单一职责原则”。
Synchronized
Synchronized示例
介绍单例模式前,我们现介绍一下Synchronized
示例如下:
建立一个内部类,并开启子线程,如果实例该类,则自动执行test1()方法
class SynchronizedTest implements Runnable { private int count; public SynchronizedTest() { count = 0; } @Override public void run() { test1(); } private void test1() { synchronized (this) { for (int i = 0; i < 5; i++) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count++); Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } }
构造一个SynchronizedTest 对象,传入两个线程对象
SynchronizedTest test = new SynchronizedTest(); Thread thread1 = new Thread(test,"test1"); Thread thread2 = new Thread(test,"test2"); thread1.start(); thread2.start();
由结果可知,当一个对象持有该代码块时,另一个线程访问不到被锁住的代码块,只要当前一线程执行完成,另一线程才能执行。
test1:0 test1:1 test1:2 test1:3 test1:4 test2:5 test2:6 test2:7 test2:8 test2:9
Synchronized与非Synchronized
建立一个内部类
class SynchronizedTest implements Runnable { private int count; public SynchronizedTest() { count = 0; } @Override public void run() { if (Thread.currentThread().getName().equals("S")) { test1(); } else { test2(); } } public void test1() { synchronized (this) { for (int i = 0; i < 5; i++) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++)); Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } public void test2() { for (int i = 0; i < 5; i++) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count); Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
SynchronizedTest test = new SynchronizedTest(); Thread thread1 = new Thread(test,"S"); Thread thread2 = new Thread(test,"N"); thread1.start(); thread2.start();
由结果可知,一个线程访问Synchronized修饰的代码块,另一个线程访问非Synchronized代码块不受阻塞
S:0 N:1 N:2 S:1 N:2 S:2 S:3 N:4 S:4 N:5
Singleton
第一个示例
此示例实现了单例,但是如果放在多线程当中,将会漏洞百出
我们接着看下一个改良示例
public class Singleton { /* 持有私有静态实例,防止被引用,此处赋值为null,目的是实现延迟加载 */ private static Singleton instance = null; /* 私有构造方法,防止被实例化 */ private Singleton() { } /* 静态工程方法,创建实例 */ public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
第二个示例
根据第一个示例,我们进行改良,加上Synchronized。
但是每次调用getInstance()方法时,都会对对象上锁,为了减少系统开销,我们一般在第一次创建对象的时候加锁,后面就不需要了
我们接着看下一个改良示例
public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; }
第三个示例
我们对上一个示例进行改良,只有在instance == null的时候,也就是第一次创建对象的时候,执行加锁的区域。此种写法解决了上一个示例遗留的问题,但是在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序,也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance成员,然后再去初始化这个Singleton实例。
public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (instance) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; }
第四个示例
此代码初看已经没有问题,如果在构造方法中出现异常,那么实例将得不到创建
public class Singleton { /* 私有构造方法,防止被实例化 */ private Singleton() { } /* 此处使用一个内部类来维护单例 */ private static class SingletonFactory { private static Singleton instance = new Singleton(); } /* 获取实例 */ public static Singleton getInstance() { return SingletonFactory.instance; } }
第五个示例
private static Singleton instance = null; private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){ if (instance == null){ sync(); } return instance; } private static synchronized void sync(){ if (instance == null){ instance = new Singleton(); System.out.println("success"); } }