設計模式之單例模式

定義

單例模式從字面就看出來是要確保一個類中只有一個實例，字面上看不出來的是創建實例後，還要自行實例化並向整個系統提供這個實例。

動手試試

來寫一個簡單的單例類

public class Singleton{
	private static Singleton singleton=null;
	//限制產生多個對象
	private Singleton(){
	}
	//通過該方法獲得實例對象
	public static Singleton getSingleton(){
		if(singleton==null)
			singleton=new Singleton();
		return singleton
	}
}

這樣的單例類看上去沒什麼問題，實際上如果在低併發的情況下可能也不會出現問題。但如果併發量增加，則可能在內存中實現多個實例。如一個線程A執行到singleton=new Singleton(),但還沒有獲得對象，ei~這時候啊，還有一個線程B也在執行，執行到了singleton==null的判斷。線程A還沒有獲得對象啊，所以線程B的判斷條件也成立，結果呢，A獲得一個對象，B獲得一個對象，內存中有兩個對象！說好的單例呢！！

出現問題要想辦法解決

解決線程不安全，首先想到在get方法前加synchronized關鍵字。

public static synchronized Singleton getSingleton(){
		if(singleton==null)
			singleton=new Singleton();
		return singleton
	}

解決了線程問題，但是這樣synchronized鎖住了整個對象，這樣的用法，在性能上會有所下降，因爲每次調用getInstance()，都要對對象上鎖，事實上，只有在第一次創建對象的時候需要加鎖，之後就不需要了，所以，這個地方需要改進。我們改成下面這個：

public static Singleton getSingleton(){
		if(singleton==null){
			synchronized(singleton){
				if(singleton==null)
					singleton=new Singleton();
			}
		}
		return singleton;
	}

再來分析，有A、B兩個線程同時進入第一個if判斷，A首先進入synchronized代碼塊，由於singleton爲null，所以A執行singleton=new Singleton()。由於JVM內部的優化機制，JVM先畫出了一些分配給Singleton實例的空白內存，並賦值給instance成員（注意此時JVM沒有開始初始化這個實例），然後A離開了synchronized塊。B進入synchronized塊，由於instance此時不是null，因此它馬上離開了synchronized塊並將結果返回給調用該方法的程序。此時B線程打算使用Singleton實例，卻發現它沒有被初始化，於是錯誤發生了。所以程序還是有可能發生錯誤，其實程序在運行過程是很複雜的，從這點我們就可以看出，尤其是在寫多線程環境下的程序更有難度，有挑戰性。我們對該程序做進一步優化：

public class Singleton{
	private static final Singleton singleton=new Singleton();
	//限制產生多個對象
	private Singleton(){
	}
	//通過該方法獲得實例對象
	public static Singleton getSingleton(){
		return singleton
	}
}

JVM內部的機制能保證一個類被加載的時候，這個類的加載過程是線程互斥的。這樣當第一次調用getSingleton的時候，JVM能幫助我們保證singleton只能被創建一次，並且會保證把賦值給singleton的內存初始化完畢，這樣我們就不用擔心上面的問題。同時該方法也只會在第一次調用的時候使用互斥機制，這樣就解決了低性能問題。這樣我們暫時總結一個完美的單例模式。