設計模式：創建型->單例模式

創建型模式：對象實例化的模式，創建型模式用於解耦對象的實例化過程。

 

以下參考這篇文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/160842212

 

什麼是單例模式

單例模式是指在內存中只會創建且僅創建一次對象的設計模式。在程序中多次使用同一個對象且作用相同時，爲了防止頻繁地創建對象使得內存飆升，單例模式可以讓程序僅在內存中創建一個對象，讓所有需要調用的地方都共享這一單例對象。

 

兩種類型

• 懶漢式：在真正需要使用對象時纔去創建該單例類對象
• 餓漢式：在類加載時已經創建好該單例對象，等待被程序使用

其實比較好理解的

餓漢式

餓漢式在類加載時已經創建好該對象，在程序調用時直接返回該單例對象即可。我們目前可以簡單認爲在程序啓動時，這個單例對象就已經創建好了。

public class Singleton {
    //餓漢式
    private static Singleton singleton=new Singleton();
    private Singleton() 
    { 
        
    }
    public Singleton getInstance()
    {
        return singleton;
    }

}

構造方法私有，這樣就不能在外部new出對象，只能使用getInstance獲取對象。

優缺點：

懶漢式

public class Singleton {
    //懶漢式
    private static Singleton singleton;
    private Singleton()
    {}
    public Singleton getInstance()
    {
        if(singleton==null)
        {
            singleton=new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

最基礎的寫法，類加載的時候沒有實例化，使用時才new

 

但這種寫法會出現併發問題

如果兩個線程同時判斷singleton爲空，那麼它們都會去實例化一個Singleton對象，這就變成雙例了。所以，我們要解決的是線程安全問題。

 加上同步方法或者同步代碼塊

public static synchronized Singleton getInstance() {
    if (singleton == null) {
        singleton = new Singleton();
    }
    return singleton;
}
// 或者
public static Singleton getInstance() {
    synchronized(Singleton.class) {   
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
    }
    return singleton;
}

但這兩種方式都不好，我們要鎖住的是 創建對象這一過程

獲取對象這個過程沒必要加鎖

public static Singleton getInstance() {
    if (singleton == null) {  // 線程A和線程B同時看到singleton = null，如果不爲null，則直接返回singleton
        synchronized(Singleton.class) { // 線程A或線程B獲得該鎖進行初始化
            if (singleton == null) { // 其中一個線程進入該分支，另外一個線程則不會進入該分支
                singleton = new Singleton();
            }
        }
    }
    return singleton;
}

這種寫法相對較好：

• 之所以進入判斷後還要再判斷一次，是因爲可能其他線程已經把它實例化了
• 鎖住的爲什麼是 Singleton.class 鎖住一個類

 

指令重排問題

創建一個對象，在JVM中會經過三步：

（1）爲singleton分配內存空間

（2）初始化singleton對象

（3）將singleton指向分配好的內存空間

指令重排序是指：JVM在保證最終結果正確的情況下，可以不按照程序編碼的順序執行語句，儘可能提高程序的性能

在這三步中，第2、3步有可能會發生指令重排現象，創建對象的順序變爲1-3-2，會導致多個線程獲取對象時，有可能線程A創建對象的過程中，執行了1、3步驟，線程B判斷singleton已經不爲空，獲取到未初始化的singleton對象，就會報NPE異常。使用volatile關鍵字可以防止指令重排序。

 

 

public class Singleton {
    
    private static volatile Singleton singleton;
    
    private Singleton(){}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {  // 線程A和線程B同時看到singleton = null，如果不爲null，則直接返回singleton
            synchronized(Singleton.class) { // 線程A或線程B獲得該鎖進行初始化
                if (singleton == null) { // 其中一個線程進入該分支，另外一個線程則不會進入該分支
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
    
}

最終代碼，把對象用volatile修飾

 

單例模式使用場景

創建的一個對象需要消耗的資源過多，比如 I/O 與數據庫的連接等。