定义
单例模式确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
类图
单例模式只涉及一个类Singleton,为了防止类被无限实例化,必须将其构造函数设为私有,这样只有在类的内部才能创建其实例。因此在类的内部存在该类的私有的实例变量,如果要使用该类的实例,可以通过用类名调用静态方法getInstance()获取此类的唯一实例。
经典的单例模式:
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance;
private Singleton(){};
public static Singleton getInstance(){//延迟实例化,只有在需要时才创建此类对象
if(uniqueInstance==null){//只有第一次调用才会创建对象,其他都不用
uniqueInstance=new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}
剖析经典单例模式
单例模式看似简单,但是却存在一个问题:如果有不止一个线程调用getInstance()方法,可能会创建不止一个该类的对象,这与单例模式本省是矛盾的。解决该问题的方法有:
- 将getInstance()方法变成同步方法,这样可以确保一次只有一个线程进入该方法。
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance;
private Singleton(){};
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(uniqueInstance==null){
uniqueInstance=new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}
但是,我们知道,只有第一次调用方法时需要同步,一旦其将实例变量初始化之后,同步就会变成累赘。
- 直接在定义实例变量时进行初始化,不再使用延迟实例化。
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance=new Singleton();
private Singleton(){};
public static Singleton getInstance(){
return uniqueInstance;
}
}
如果我们总是需要这个单件实例,或者在创建和运行时方面的负担不太严重,可以使用该方法。
- 使用双重检查加锁,首先检查实例是否已经创建,如果没有创建,才进行同步。
public class Singleton {
private volatile static Singleton uniqueInstance;
private Singleton(){};
public static Singleton getInstance(){
if(uniqueInstance==null){//第一重检查,对象没有被创建才进入同步代码块
synchronized(Singleton.class){
if(uniqueInstnce==null){//第二重检查,确保对象没有创建
uniqueInstance=new Singleton();
}
}
return uniqueInstance;
}
}
使用volatile关键字,确保了多线程的可见性,即
读volatile:每当子线程某一语句要用到volatile变量时,都会从主线程重新拷贝一份,这样就保证子线程的会跟主线程的一致。
写volatile: 每当子线程某一语句要写volatile变量时,都会在读完后同步到主线程去,这样就保证主线程的变量及时更新。
同时,也防止内存平台的反序列化,即可以先分配内存(此时uniqueInstance已经不为null),再调用构造函数。
但是,使用volatile关键字会导致性能下降,一般不用此方法。
- 使用静态内部类。
public class Singleton {
private static class Instance{
private static Singleton uniqueInstance=new Singleton();
}
private Singleton(){};
public static synchronized Singleton getInstance(){
return Instance.uniqueInstance;
}
}
即实现了延迟实例化,又确保了线程安全。
- 使用枚举
public enum Singleton{
uniqueInstance;
}
创建枚举默认就是线程安全的,而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。
总结
单例模式看似简单,但是其中涉及的问题非常复杂并且经典,值得好好研究。