单例模式Singleton
java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种,这里主要介绍三种:懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。
单例模式有以下特点:
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。
一、懒汉式单例
class Singletong { private Singletong() { System.out.println("Singletong()构造方法被调用"); } public static Singletong sing; public static Singletong getinstant() { if (sing == null) { sing = new Singletong(); }else{ System.out.println("实例已存在"); } return sing; } }
细节分析:
1)Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。
public static void main(String[] args) { Constructor<Singletong>[] constructors = null; try { // 拿到构造器数组,测试类包含多个私有构造器 constructors = (Constructor<Singletong>[]) Class.forName("Singletong").getDeclaredConstructors(); for (int i = 0; i < constructors.length; i++) { Constructor<Singletong> con = constructors[i]; Type types[] = con.getGenericParameterTypes();// 输出第i个构造器参数的全部类型 if(types.length==0)// 无参的构造方法时进入if。 { con.setAccessible(true); // 得到私有访问权限,如果不设置,则无法实例化对象 Singletong sing = con.newInstance(); } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
会打印出:
Singletong()构造方法被调用
2)但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,
public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 5; i++) { new Thread() { public void run() { Singletong.getinstant(); }; }.start(); } }
多次执行后会发现结果是不一样的。
某n次: Singletong()构造方法被调用 Singletong()构造方法被调用 Singletong()构造方法被调用 Singletong()构造方法被调用 实例已存在 某n+1次: Singletong()构造方法被调用 实例已存在 Singletong()构造方法被调用 Singletong()构造方法被调用 Singletong()构造方法被调用
这就是线程不安全,这是什么原因造成的呢?
一个线程进入 if 判断语句后但还没有实例化 Singleton 时,第二个线程到达,此时 singleton 还是为 null,这样的话,第二个线程就会通过 if 判断,从而又创建了一个实例。
如何避免上述情况呢?
1、在getInstance方法上加同步
class Singletong { private Singletong() { System.out.println("Singletong()构造方法被调用"); } public static Singletong sing; public static synchronized Singletong getinstant() { if (sing == null) { sing = new Singletong(); } else { System.out.println("实例已存在"); } return sing; } }
2、静态内部类
class Singletong { private Singletong() { System.out.println("Singletong()构造方法被调用"); } private static class LazyHolder { private static final Singletong INSTANCE = new Singletong(); } public static final Singletong getinstant(){ return LazyHolder.INSTANCE; } }
这种好一些,既实现了线程安全,又避免了同步带来的性能影响。
二、饿汉式单例
//饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化 class Singletong { private Singletong() { System.out.println("Singletong()构造方法被调用"); } private static final Singletong single = new Singletong(); //静态工厂方法 public static Singletong getinstance() { return single; } }
饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。
三、登记式单例(可忽略)
就不说了。