你了解单例模式的最佳实践吗?

『单例模式』是一种创建型的设计模式,保证一个类只有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。

在一个系统中,一个类经常会被使用在不同的地方,通过单例模式,我们可以避免多次创建多个实例,从而节约系统资源。

单例模式往往有三个特征,一个类只能有一个实例,它必须自行提供实例的创建,它必须提供方法暴露此实例。

饿汉方式

饿汉总是一次吃个饱,所以这种方式总是在系统初始化的时候创建所有的对象,不管会不会何时被使用

public class SingleTon {

    //自行构造实例
    private static final SingleTon instance = new SingleTon();

    //置空构造器,不允许外部构造
    public SingleTon(){}

    //对外暴露内部实例
    public SingleTon getInstance(){
        return this.instance;
    }
}

饿汉方式实现的单例模式是极其简单的,但缺点也很明显,即便这个类一时半会不会被使用到,但也必须在编译的时候初始化分配堆内存,创建这个内部实例。

懒汉方式

懒汉很懒,只有在系统用到某个类的实例的时候,才会实例化出一个唯一实例。

public class SingleTon {

    private static SingleTon instance= null;
    
    private SingleTon(){}
    
    public static SingleTon getInstance(){
        if(null == instance){
            instance = new SingleTon();
        }
        return instance;
    }
}

instance 在类编译的时候没有初始化,而只有在调用 getInstance 方法的时候,才会去实例化 instance。

looks pretty!

多线程环境下,线程 A 和线程 B 同时判断 instance==null,都去实例化 instance,导致 instance 被实例化两次,堆中产生一个无引用对象,并发量大的情况下,会有更多的无用对象被创建,甚至可能提前触发 GC。

懒汉方式优化一(加本地锁)

线程不安全,相信你第一时间也会想到加锁控制,那你是不是也这么加的呢?

public class SingleTonLock {

    private static SingleTonLock instance= null;

    public SingleTonLock(){}

    public synchronized SingleTonLock getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new SingleTonLock();
        }
        return instance;
    }
}

这种方式直接给 getInstance 方法加锁了,很明显,会造成大量无效的锁等待,继续优化。

public class SingleTonLock {

    private static volatile SingleTonLock instance= null;

    public SingleTonLock(){}

    public SingleTonLock getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized(this){
                //再次判断是为了防止有的线程醒来以后再次实例化
                //有可能其他线程已经实例化完成了
                if (instance == null){
                    instance = new SingleTonLock();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

给 instance 加 volatile 修饰是为了防止 jvm 指令重排序,通过再次判断可以保证此实例的唯一实例化。

这的确是一种不错的懒汉实例,推荐大家使用,但我更推荐下一种。

懒汉方式优化二(枚举类)

个人认为使用枚举类实现懒汉单例模式是最佳实践,枚举类本质上是用静态字段来实现的,例如:

public enum Color {
    RED(), GREEN(), BLUE(), YELLOW();
}

javap 反编译这个枚举类得到:

public final class com.example.test.lazy.Color extends java.lang.Enum<com.example.test.lazy.Color> {
  public static final com.example.test.lazy.Color RED;
  public static final com.example.test.lazy.Color GREEN;
  public static final com.example.test.lazy.Color BLUE;
  public static final com.example.test.lazy.Color YELLOW;
  public static com.example.test.lazy.Color[] values();
  public static com.example.test.lazy.Color valueOf(java.lang.String);
  static {};
}

那么,枚举如何实现单例模式,上代码:

public class SingleTonE {

    public static SingleTonE getInstance(){
        return SingleTonEnum.SINGLETON.getInstance();
    }

    private enum SingleTonEnum{
        SINGLETON;

        private SingleTonE instance;

        SingleTonEnum(){
            instance = new SingleTonE();
        }

        public SingleTonE getInstance(){
            return this.instance;
        }
    }
}

只有当调用 getInstance 方法获取实例的时候,才会触发枚举类的加载,然后按照上面说的,生成一个静态字段并初始化其内部的单例 instance,因为 jvm 保证只能一个线程进行类加载,所以整个过程看起来非常的简单。

个人认为,枚举类实现单例模式是一种最佳实践,推荐你应用到自己的项目。

近期会整理一个设计模式系列,分别讲讲 23 种设计模式,感兴趣的可以关注下哦~


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