双重检查模式
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton; //1:volatile修饰
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) { //2:减少不要同步,优化性能
synchronized (Singleton.class) { // 3:同步,线程安全
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton(); //4:创建singleton 对象
}
}
}
return singleton;
}
}
推荐理由:
- 延迟初始化。和懒汉模式一致,只有在初次调用静态方法
getSingleton
,才会初始化signleton
实例。 - 性能优化。同步会造成性能下降,在同步前通过判读
singleton
是否初始化,减少不必要的同步开销。 - 线程安全。同步创建Singleton对象,同时注意到静态变量
singleton
使用volatile
修饰。
为什么要使用volatile修饰?
虽然已经使用synchronized进行同步,但在第4步创建对象时,会有下面的伪代码:
memory=allocate(); //1:分配内存空间
ctorInstance(); //2:初始化对象
singleton=memory; //3:设置singleton指向刚排序的内存空间
当线程A在执行上面伪代码时,2和3可能会发生重排序,因为重排序并不影响运行结果,还可以提升性能,所以JVM是允许的。如果此时伪代码发生重排序,步骤变为1->3->2,线程A执行到第3步时,线程B调用getsingleton
方法,在判断singleton==null
时不为null
,则返回singleton
。但此时singleton
并还没初始化完毕,线程B访问的将是个还没初始化完毕的对象。当声明对象的引用为volatile后,伪代码的2、3的重排序在多线程中将被禁止!
静态内部类模式
public class Singleton {
private Singleton(){
}
public static Singleton getSingleton(){
return Inner.instance;
}
private static class Inner {
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
}
推荐理由:
- 实现代码简洁。和双重检查单例对比,静态内部类单例实现代码真的是太简洁,又清晰明了。
- 延迟初始化。调用
getSingleton
才初始化Singleton
对象。 - 线程安全。JVM在执行类的初始化阶段,会获得一个可以同步多个线程对同一个类的初始化的锁。
如何实现线程安全?
线程A和线程B同时试图获得Singleton对象的初始化锁,假设线程A获取到了,那么线程B一直等待初始化锁。线程A执行类初始化,就算双重检查模式中伪代码发生了重排序,也不会影响线程A的初始化结果。初始化完后,释放锁。线程B获得初始化锁,发现Singleton对象已经初始化完毕,释放锁,不进行初始化,获得Singleton对象。
在涉及到反射和序列化的单例中,建议使用下文的枚举类型模式。
其他类型的单例模式
懒汉模式(多线程不安全)
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
饿汉单例模式(多线程安全)
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
饿汉模式的线程安全同样通过类加载解决同步问题,但没有达到懒加载目的。
枚举单例模式(多线程安全)
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void doSomething(){
//todo doSomething
}
}
在Joshua Bloch大神的《Effective Java》是推荐该方法的。虽然线程安全,在实际开发中,还没有被广泛采用。因为太过简洁以致于可读性较差,还没有在实战中被广泛推广。枚举单例模式的线程安全同样利用静态内部类中讲到类初始化锁。枚举单例模式能够在序列化和反射中保证实例的唯一性。枚举单例相对于静态枚举单例同样是没有达到懒加载。
高手之间的过招,必选择枚举单例模式。
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