什么是单例模式
单例模式(Singleton Pattern)是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象。
单例的几种能够保证线程安全的实现方式
1、饿汉式
实际中最常用的方式,利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,缺点是instance 在类装载时就实例化浪费内存
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
2、懒汉式 双检锁/双重校验锁(DCL,即 double-checked locking)
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton() {
}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
这种使用双重检查,并在第一次和第二次之间加锁,安全且在多线程情况下能保持高性能。并且使用volatile修饰singleton防止重排序导致的可能提前return。
那么为什么是两次检查,去掉一个行不行呢?
- 第一次检查的作用是提高性能,在singleton已经初始化以后就直接返回,如果去掉会导致性能下降。
- 第二次检查的作用是防止第一个线程释放锁以后,其他阻塞的线程拿到锁以后如果没有检查的话就会直接new出来新的对象。
所以两次检查是都不能去掉的。
3、静态内部类
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,它跟第 1 种方式不同的是:第 1 种方式只要 Singleton 类被装载了,那么 instance 就会被实例化(没有达到 lazy loading 效果),而这种方式是 Singleton 类被装载了,instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用,只有通过显式调用 getInstance 方法时,才会显式装载 SingletonHolder 类,从而实例化 instance。
public class Singleton {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton() {
}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
4、枚举类
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void businessMethod() {
}
}
总结
一般情况下,建议使用第 1 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时,才会使用第 3 种静态内部类方式。如果涉及到反序列化创建对象时,可以尝试使用第 4 种枚举方式。如果有其他特殊的需求,可以考虑使用第 2 种双检锁方式。